研究課題
若手研究(B)
これまでに行われたマウス着床前期胚の遺伝子発現プロファイリングの結果、未受精卵では停止していた遺伝子発現は受精後に胚性ゲノム活性化により再開され、ステージ特異的な発現がグローバルに観察されている。胚性ゲノムの活性化のステージ初期から特異的に発現している転写因子は、その後の転写増幅に重要な役目を果たしている可能性がある。しかし一方で、着床前期特異的に発現している遺伝子はわずかにZscan4のみが報告されているだけである。着床前期における遺伝子発現レベルの制御機構は未だ解明されておらず、これを明らかにすることは初期胚発生のメカニズムのみならず、分化全能性のメカニズムの解明に繋がると考えられる。そこでマウス着床前期胚の遺伝子発現プロファイリングデータおよびUnigene cDNA libraryにおけるマウス各臓器のExpressed sequence tag発現頻度を解析することにより、着床前期特異的に発現する新規遺伝子を抽出した。その中でも二つのhigh-mobility-group boxを持つクロマチンタンパクHmgpi(an HMG-box protein, preimplantation-embryo-specific)を研究対象とし、その発現と機能を明らかにすることを目的とした。Hmgpiは胚性ゲノムの活性化に伴い胚性に転写される一方、着床後には転写されなかった。HMGPIタンパクはmRNAレベルから遅れて4細胞期から発現し、以後の着床前期胚のすべての期間を通して高い発現を持続した。興味深いことにHMGPIタンパクは胚盤胞の内細胞塊および栄養外胚葉の両方に発現し、胚盤胞期において細胞質から核内へと局在を移行させた。このことは胚盤胞期以前と以後でHmgpiが異なる機能を有していることを示唆する。siRNA(siHmgpi)を用いてHmgpiの転写レベルを抑制すると、着床前期胚の胚発生の低下および着床不全を引き起こした。さらにHmgpiの転写抑制は胚性幹細胞の樹立につながる胚盤胞のin vitrooutgrowthを低下させた。siHmgpiを注入した胚から発生した胚盤胞について、内細胞塊および栄養外胚葉のマーカーであるOct4、NanogおよびCdx2で免疫組織染色を行うといずれの発現も低下しており、内細胞塊および栄養外胚葉におけるBrdUの取り込みも低下していた。従って、内細胞塊および栄養外胚葉のいずれの細胞の発生にもHmgpiが不可欠であると考えられた。これらの解析結果から初期胚発生においてHmgpiが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。今後ノックアウトマウスの作製、あるいは、Hmgpiが結合するcofactorや上流、下流の遺伝子ネットワークを解析することにより、Hmgpiの機能解明に努めたい。また、これらの研究を通じて、健常な胚盤胞、ES細胞の樹立、未分化性の維持および分化するための培養方法を改善することができると考えている。
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Human Molecular Genetics
巻: 19(3) 号: 3 ページ: 480-493
10.1093/hmg/ddp512
Human Molecular Genetics VOL.13
ページ: 480-493
Differentiation 78巻
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