減数分裂型cell cycleによる生殖細胞エピゲノム制御機構

• 研究領域: 生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御
• 研究課題/領域番号: 16H01221
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 石黒 啓一郎 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (30508114)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 減数分裂 / エピゲノム / 生殖細胞 / 染色体 / クロマチン / エピジェネティクス / ゲノム

研究実績の概要

近年近年Hi-C法を駆使した手法により、体細胞系列においてインスレータータンパク質CTCFとコヒーシンが協調して高次クロマチンドメインを規定することが示されている。CTCFはクロマチンの境界領域を決定することにより、高次クロマチン構造レベルから遺伝子発現を制御する。一方、CTCFのパラログとされるBORIS/CTCF-Like(CTCFL)は精巣特異的に発現することが知られるが、その機能については先行研究が少ないため未だ不明な点が多い。我々は、減数分裂の誘導期における転写制御の解析の過程で、CTCFとBORIS/CTCF-Likeが精巣内の異なるステージの細胞で相互排他的な発現パターンを示すことを見出した。興味深いことに、CTCFが体細胞系列で高発現しているのに対して、BORIS/CTCFLは減数分裂に進行する直前の精母細胞で特異的かつ一過的に発現する。したがって、減数分裂の開始に伴い核内ではCTCF→BORIS/CTCFLへの置き換えによってクロマチンドメインの構造変換が起きている可能性が強く示唆される。CTCFとBORIS/CTCFLはC末側のZinc finger domainが高い相同性を示すのに対して、N末側のアミノ酸配列が大きく異なる。したがって、両者はターゲットとなるDNA結合配列を共通としながらも、CTCFとBORIS/CTCFLのN末側の違いが結合因子を変えることによりユニークな機能を発揮するものと推測される。本研究では、CTCFとBORIS/CTCFLに特異的に結合する因子の違いを明らかにするためにBoris/CTCFL遺伝子座に精製を容易にするタグとGFPレポーターを導入したノックインマウスを作製した。このノックインマウスの精巣クロマチン画分から、タンパク質複合体を精製しMS分析による相互作用因子の同定を進めている。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Fondazione IRCCS(Italy)
• [雑誌論文] Expression analysis of the endogenous Zscan4 locus and its coding proteins in mouse ES cells and preimplantation embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro K., Nakatake Y., Chikazawa-Nohtomi N., Kimura H., Akiyama T., Oda M., Ko SBH., Ko MSH.
  • 雑誌名: In Vitro Cell.Dev.Biol.-Anim. 巻: 53 号: 2 ページ: 179-190
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0097-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zscan4 is expressed specifically during late meiotic prophase in both spermatogenesis and oogenesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro K., Monti M., Akiyama T., Kimura H., Chikazawa-Nohtomi N., Sakota M., Sato S., Redi CA., Ko SBH., Ko MSH.
  • 雑誌名: In Vitro Cell.Dev.Biol.-Anim. 巻: 53 号: 2 ページ: 167-178
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0096-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The cohesin REC8 prevents illegitimate inter-sister synaptonemal complex assembly. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, K., and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 17 号: 6 ページ: 783-784
  • DOI: 10.15252/embr.201642544
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 新規の減数分裂開始因子の同定. (2018)
  • 著者名/発表者名: 石黒啓一郎
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会合同開催
• [学会発表] 新規の減数分裂誘導因子の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石黒啓一郎
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] A novel germ cell-specific factor responsible for initiation of mammalian meiosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: 石黒啓一郎
  • 学会等名: The International Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新規の減数分裂開始因子の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石黒啓一郎
  • 学会等名: モロシヌス研究会
• [学会発表] EC8 and RAD21L plays distinct roles in chromosome dynamics in mouse meiosis I (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, K
  • 学会等名: SMC proteins Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ZSCAN4 is expressed not only in preimplantation embryos but also in adult ovaries and testes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei-ichiro Ishiguro, Manuela Monti, Tomohiko Akiyama, Hiromi Kimura, Nana Chikazawa-Nohtomi, Miki Sakota, Saeko Sato, Carlo Alberto Redi, Shigeru B.H. Ko, Minoru S.H. Ko
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [備考] 熊本大学大学発生医学研究所 染色体制御分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/chromosome-biology/
• [備考] 熊本大学 発生医学研究所 染色体制御分野 分野紹介
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/chromosome-biology/seika/
• [備考] 慶應義塾大学医学部 システム医学講座
  • URL: http://systemsmedicine.jp/about/