マウス受精卵における核の再プログラム化促進因子の同定とその応用

• 研究課題/領域番号: 17J00058
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 統合動物科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 畑中 勇輝 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 客員研究員
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: マウス受精卵 / ヒストンシャペロン / 核リプログラミング / 生殖細胞 / エピジェネティクス / 受精卵 / 精子ゲノム / 再プログラム化 / エピジェネティック修飾 / ヒストン / DNA脱メチル化

研究実績の概要

マウスの受精において，精子ゲノムは受精後直ちにプロタミンが除かれ，卵子由来のヒストンが取り込まれヌクレオソーム構造が形成される。さらにほぼ同時期にゲノムワイドなDNA脱メチル化が引き起こされるが，これら精子ゲノムの再プログラム化機構の詳細は不明である。近年，この精子ゲノムへのヒストンの取り込みとヌクレオソーム構造の形成に必須の因子はヒストンシャペロンHIRAであることが報告された。昨年度に申請者らは，ヒストンシャペロンHIRAが制御するヒストンバリアントH3.3の取り込みはヒストンの化学的修飾であるヒストンH3のN末端から17番目アルギニン残基の非対称性ジメチル化 (H3R17me2a)が重要であることを明らかにし，その制御因子である母性タンパク質も同定した (Hatanaka et al., Cell rep, 2017)。そこで，申請者らはHIRAに着目し，受精卵特異的に相互作用する候補因子を同定した。受精卵においてこれら候補因子の役割を明らかにすることで受精後の一連の分子機序の理解をめざす。これまでに，受精卵における候補因子の局在を明らかにし，その候補因子は受精直後の前核期胚においてのみクロマチンに結合していることを見出した。今年度は受精卵における該当因子の機能を明らかにするために，Trim-away法を用いたノックダウン胚の作製を試みた。しかしながら，標的タンパク質の完全なノックダウンには至らなかった。そこで，申請者らは一つの候補因子に絞り，卵子特異的なコンディショナルノックアウトマウスの獲得に成功した。十分な産子作出後，HIRAの局在解析やクロマチン構造の変化、さらに受精直後のエピジェネティック修飾の変化を細胞化学的解析だけでなく、生化学的解析も含めて進めていくことで、受精卵特異的な再プログラム化機構の一端を明らかにする。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Developmental competence of interspecies cloned embryos produced using cells from large Japanese field mice (<i>Apodemus speciosus</i>) and oocytes from laboratory mice (<i>Mus musculus domesticus</i>) (2020)
  • 著者名/発表者名: AZUMA Rika、HATANAKA Yuki、SHIN Seung-Wook、MURAI Hitoshi、MIYASHITA Minoru、ANZAI Masayuki、MATSUMOTO Kazuya
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 66 号: 3 ページ: 255-263
  • DOI: 10.1262/jrd.2019-167
  • NAID: 130007853971
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Peroxiredoxin as a functional endogenous antioxidant enzyme in pronuclei of mouse zygotes (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita K, Tokoro M, Hatanaka Y, Higuchi C, Ikegami H, Nagai K, Anzai M, Kato H, Mitani T, Taguchi Y, Yamagata K, Hosoi Y, Miyamoto K, Matsumoto K
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 号: 2 ページ: 161-171
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-005
  • NAID: 130006699697
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H3 Methylated at Arginine 17 Is Essential for Reprogramming the Paternal Genome in Zygotes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y, Tsusaka T, Shimizu N, Morita K, Suzuki T, Machida S, Satoh M, Honda A, Hirose M, Kamimura S, Ogonuki N, Nakamura T, Inoue K, Hosoi Y, Dohmae N, Nakano T, Kurumizaka H, Matsumoto K, Shinkai Y, Ogura A.
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 20(12) 号: 12 ページ: 2756-2765
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.08.088
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The rodent-specific microRNA cluster within the Sfmbt2 gene is imprinted and essential for placental development. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Hirose M, Inoue H, Hatanaka Y, Honda A, Hasegawa A, Mochida K, Ogura A
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 19 号: 5 ページ: 949-959
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.04.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated genome editing in wild-derived mice: generation of tamed wild-derived strains by mutation of the a (nonagouti) gene (2017)
  • 著者名/発表者名: Michiko Hirose, Ayumi Hasegawa, Keiji Mochida, Shogo Matoba, Yuki Hatanaka, Kimiko Inoue, Tatsuhiko Goto, Hideki Kaneda, Ikuko Yamada, Tamio Furuse, Kuniya Abe, Yoshihisa Uenoyama, Hiroko Tsukamura, Shigeharu Wakana, Arata Honda, and Atsuo Ogura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 42476-42476
  • DOI: 10.1038/srep42476
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] GSE and Mettl23, a Novel H3R17me2a Methyltransferase, are Essential for Tet3-dependent DNA Demethylation in Zygotes (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y, Tsusaka T, Shimizu N, Morita K, Suzuki T, Machida S, Satoh M, Honda A, Hirose M, Kamimura S, Ogonuki N, Nakamura T, Inoue K, Hosoi Y, Dohmae N, Nakano T, Kurumizaka H, Matsumoto K, Shinkai Y, Ogura A.
  • 学会等名: BSDB spring meeting
  • 国際学会