霊長類におけるX染色体不活性化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18K06030
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分42040:実験動物学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岡本 郁弘 京都大学, 高等研究院, 特定講師 (40648424)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: カニクイザル / X染色体の不活性化 / ゲノム編集 / ノックアウト細胞 / X染色体不活性化 / XIST RNA / X染色体の再活性化 / 初期胚 / 始原生殖細胞

研究成果の概要

霊長類のX染色体不活性化（X Chromosome Inactivation :　XCI）に関与するXIST RNAの機能を明らかにするために、カニクイザル雌胚より新規樹立した線維芽細胞株を用いて、XIST遺伝子の両アリルに変異を持つホモ変異株を作製し、XCIへの影響を解析した。その結果、XIST RNAはXCIが完了した不活性X染色体にヘテロクロマチン特異的ヒストン修飾の誘導に必要であるが、X連鎖遺伝子の発現抑制維持に繊維芽細胞では必要ではないことを証明した。これらの結果から、ゲノム編集により作製したノックアウト細胞株を用いて、さらに霊長類のXCIメカニズムを解明できることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

哺乳類の雌（XX）は発生初期に、２本のX染色体の１本上の遺伝子発現を協調的に不活性化（X Chromosome Inactivation : XCI）する。XCIはタンパク質に翻訳されないXIST RNAにより制御される。本研究成果は学術的にはヒトを含む霊長類のXCIにおけるXIST RNAの機能の一端を明らかにしたことに意義がる。社会的には女性特有のX連鎖遺伝病解明につながることに意義がある。

研究成果

• [国際共同研究] Curie Institute(フランス)
• [国際共同研究] EMBO(ドイツ)
• [国際共同研究] Curie institute(フランス)
• [国際共同研究] Max Planch institute(ドイツ)
• [雑誌論文] GATA transcription factors, SOX17 and TFAP2C, drive the human germ-cell specification program (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojima Yoji、Yamashiro Chika、Murase Yusuke、Yabuta Yukihiro、Okamoto Ikuhiro、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 4 号: 5 ページ: 202000974-202000974
  • DOI: 10.26508/lsa.202000974
  • NAID: 120006979739
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Capturing human trophoblast development with naive pluripotent stem cells in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: S Io M Kabata Y Lemura N Morone A Minagawa B Wong I Okamoto T Nakamura Y Kojima C Iwatani H Tsuchiya B Kawswandy E KondohS Kaneko K Woltjen M Saitou T Yamanoto M Mandai Y Takashima
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 21 号: 6 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1016/j.stem.2021.03.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Establishment of macaque trophoblast stem cell lines derived from cynomolgus monkey blastocysts. (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S, Porter CJ, Ogasawara N, Iwatani C, Tsuchiya H, Seita Y, Chang YW, Okamoto I, Saitou M, Ema M, Perkins TJ, Stanford WL, Tanaka S.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10(1) 号: 1 ページ: 6827-6827
  • DOI: 10.1038/s41598-020-63602-7
  • NAID: 120006888480
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Induction of the germ cell fate from pluripotent stem cells in cynomolgus monkeys. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Nakamura T, Okamoto I, Gyobu-Motani S, Ohta H, Yabuta Y, Tsukiyama T, Iwatani C, Tsuchiya H, Ema M, Morizane A, Takahashi J, Yamamoto T, Saitou M.
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 102(3) 号: 3 ページ: 620-638
  • DOI: 10.1093/biolre/ioz205
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A symmetric toggle switch explains the onset of random X inactivation in different mammals. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mutzel V, Okamoto I, Dunkel I, Saitou M, Giorgetti L, Heard E, Schulz EG.
  • 雑誌名: Nat Struct Mol Biol. 巻: 26(5) 号: 5 ページ: 350-360
  • DOI: 10.1038/s41594-019-0214-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro. (2018)
  • 著者名/発表者名: 30.Yamashiro C, Sasaki K, Yabuta Y, Kojima Y, Nakamura T, Okamoto I, Yokobayashi S, Murase Y, Ishikura Y, Shirane K, Sasaki H, Yamamoto T, Saitou M.
  • 雑誌名: Science 巻: 362(6412) 号: 6412 ページ: 356-360
  • DOI: 10.1126/science.aat1674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Immunofluorescence, RNA FISH, and DNA FISH in Preimplantation Mouse Embryos. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto I.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1861 ページ: 149-159
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8766-5_12
  • ISBN: 9781493987658, 9781493987665
  • 査読あり
• [学会発表] Developmental dynamics of X-chromosome inactivation in the crab-eating macaque embryos (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikuhiro Okamoto
  • 学会等名: Edith HEARD 17 years of e(Xist)ing at Curie
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Developmental dynamics of X-chromosome inactivation in the crab-eating macaque embryos (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikuhiro Okamoto
  • 学会等名: 六甲医学研究会