体細胞核の全能性獲得に関わる分子機構

• 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: 16H01222
• 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: 近畿大学
• 研究代表者: 宮本 圭 近畿大学, 生物理工学部, 講師 (40740684)
• 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: 全能性 / 初期化 / マウス / 核移植 / リプログラミング

研究実績の概要

卵子は精子との受精後に全ての細胞へと分化する能力である全能性を獲得する。一方、分化した体細胞核を卵細胞質内に核移植すると、体細胞核に初期化が誘導され、クローン個体を得ることが可能である。本研究は、卵子が有する独特の性質である、体細胞核に全能性を授ける能力の分子基盤を明らかにすることを目標とする。現在のところ、体細胞核が全能性を獲得する分子的背景は多くが謎に包まれている。初期化効率の向上や全能性の包括的理解のためにもその解明の意義は大きい。
我々は体細胞核の初期化を促進する培養条件を検討する過程で、マウスクローン個体の作出効率を大幅に向上する条件を発見した。さらに、当該条件下で発現上昇する遺伝子の内、正常受精胚と比較した際に通常の体細胞核移植胚（発見した条件で処理していない核移植胚）で発現が有意に低下する遺伝子16個を同定した。この16個の遺伝子の中から体細胞核の全能性獲得に必要な遺伝子のスクリーニングを行った。具体的には、正常受精胚における個々の遺伝子の発現をsiRNAインジェクションにより抑制し、胚発生への影響を調べた。その結果、16個の内、2個の遺伝子が正常受精胚の発生に必要であることを発見した。この2遺伝子の発現様式を体細胞核移植胚で調べたところ、正常受精胚と比較して異常を示すことを見出した。核移植胚における異常な発現パターンは過剰発現によりレスキュー可能であることも発見した。これら2遺伝子についてはノックアウトマウスの作成に成功し、胚発生への関与を調べている。以上の結果より、体細胞核移植胚で発現異常を示す2遺伝子の同定に成功し、これらの遺伝子が胚発生に重要な役割を果たすことを示した。

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] ケンブリッジ大学（John Gurdon教授）(英国)
• [国際共同研究] マーバーグ大学（Robert Grosse教授）(ドイツ)
• [国際共同研究] ブリストル大学（Abderrahmane Kaidi博士）(英国)
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学ガードン研究所(英国)
• [国際共同研究] ニューヨーク大学アブダビ校(アラブ首長国連邦)
• [雑誌論文] Combinational treatment of Trichostatin A and vitamin C improves the efficiency of cloning mice by somatic cell nuclear transfer (2018)
  • 著者名/発表者名: Azuma R, Miyamoto K, Oikawa M, Yamada M, Anzai M
  • 雑誌名: J Vis Exp. 巻: 134
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Srf destabilizes cellular identity by suppressing cell-type-specific gene expression programs (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda T, Hikichi T, Miura H, Shibata H, Mitsunaga K, Yamada Y, Woltjen K, Miyamoto K, Watanabe A, Hiratani I, Yamada Y, Yamamoto T, Hotta A, Okita K, Masui S
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 1387-1387
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03748-1
  • NAID: 120006517799
  • 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] Ubiquitin-proteasome system modulates zygotic genome activation in early mouse embryos and influences full-term development (2018)
  • 著者名/発表者名: Higuchi C, Shimizu N, Shin SW, Morita K, Nagai K, Anzai M, Kato H, Mitani T, Yamagata K, Hosoi Y, Miyamoto K, Matsumoto K
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 号: 1 ページ: 65-74
  • DOI: 10.1262/jrd.2017-127
  • NAID: 130006405009
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A transient pool of nuclear F-actin at mitotic exit controls chromatin organization (2017)
  • 著者名/発表者名: Baarlink C, Plessner M, Sherrard A, Morita K, Misu S, Virant D, Kleinschnitz EM,Harniman R, Alibhai D, Baumeister S, Miyamoto K, Endesfelder U, Kaidi A, Grosse R
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 巻: 19 号: 12 ページ: 1389-1399
  • DOI: 10.1038/ncb3641
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reprogramming towards totipotency is greatly facilitated by synergistic effects of small molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K, Tajima Y, Yoshida K, Oikawa M, Azuma R, Allen GE, Tsujikawa T, Tsukaguchi T, Bradshaw CR, Jullien J, Yamagata K, Matsumoto K, Anzai M, Imai H, Gurdon JB, Yamada M
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 6 号: 4 ページ: 415-424
  • DOI: 10.1242/bio.023473
  • NAID: 120006223660
  • 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] Gene Resistance to Transcriptional Reprogramming following Nuclear Transfer Is Directly Mediated by Multiple Chromatin-Repressive Pathways (2017)
  • 著者名/発表者名: Jullien J, Vodnala M, Pasque V, Oikawa M, Miyamoto K, Allen G, David SA, Brochard V, Wang S, Bradshaw C, Koseki H, Sartorelli V, Beaujean N, Gurdon J
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 65 号: 5 ページ: 873-884
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2017.01.030
  • 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] Nuclear actin in development and transcriptional reprogramming (2017)
  • 著者名/発表者名: Misu S, Takebayashi M, Miyamoto K
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 8 ページ: 27-27
  • DOI: 10.3389/fgene.2017.00027
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sperm is epigenetically programmed to regulate gene transcription in embryos (2016)
  • 著者名/発表者名: Teperek M, Simeone A, Gaggioli V, Miyamoto K, Allen GE, Erkek S, Kwon T, Marcotte EM, Zegerman P, Bradshaw CR, Peters AH, Gurdon JB, Jullien J
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 26 号: 8 ページ: 1034-1046
  • DOI: 10.1101/gr.201541.115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Roles of nuclear actin in mouse embryonic development (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮本圭
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
  • 招待講演
• [学会発表] Nuclear actin polymerization in mouse embryonic development (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K
  • 学会等名: ASCB/EMBO 2017 meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 核の初期化とマウス初期胚発生における核アクチンの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮本圭
  • 学会等名: 新学術領域研究・第5回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of nuclear actin in nuclear reprogramming and mouse embryonic development (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K
  • 学会等名: HMGU-Japan Epigenetics and Chromatin Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Open chromatin configuration at primed promoters is formed during embryogenesis and accelerates transcriptional activation during differentiation and nuclear reprogramming (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K
  • 学会等名: EMBO Conference The Nucleosome: From Atoms to Genomes
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient nuclear reprogramming of somatic cells towards totipotency is supported by synergistic effects of small molecules. (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K, Tajima Y, Yoshida K, Oikawa M, Azuma R, Mori M, Imasato Y, Allen G.E, Tsujikawa T, Tsukaguchi T, Bradshaw C.R, Jullien J, Yamagata K, Matsumoto K, Anzai M, Imai H, Gurdon J.B, Yamada M.
  • 学会等名: 第50回 日本発生生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] The improved culture condition for mouse nuclear transfer embryos enables highly efficient nuclear reprogramming (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, Y. Tajima, K. Yoshida, T. Tsukaguchi, C.R. Bradshaw, G.E. Allen, M. Mori, Y. Imazato, J. Jullien, K. Matsumoto, H. Imai, J.B. Gurdon, and M. Yamada
  • 学会等名: The 3rd China-Japan-Korea reproduction meeting
  • 発表場所: 南京（中国）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of nuclear reprogramming in eggs and oocytes (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Miyamoto
  • 学会等名: King Abdullah University of Science and Technology
  • 発表場所: アブドラ王立科学技術大学、サウジアラビア
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of nuclear reprogramming in eggs and oocytes (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Miyamoto
  • 学会等名: New York University Abu Dhabi
  • 発表場所: ニューヨーク大学アブダビ校、UAE
  • 招待講演
• [学会発表] クローン動物がもたらした可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮本圭
  • 学会等名: 第109回日本繁殖生物学会大会市民公開講座
  • 発表場所: 麻布大学（神奈川県相模原市）
  • 招待講演
• [学会発表] アフリカツメガエル卵母細胞を用いたリプログラミングとクロマチン動構造の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮本圭
  • 学会等名: 次世代両生類研究会第二回会合
  • 発表場所: 基礎生物学研究所（愛知県岡崎市）
  • 招待講演
• [備考] 動物におけるリプログラミング現象の解明から、細胞初期化の要素を特定する
  • URL: http://top-researchers.com/?p=994
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/KeiMiyamoto/?lang=japanese
• [備考] Researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/KeiMiyamoto/
• [備考] Researchgate
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Kei_Miyamoto
• [産業財産権] 哺乳動物核移植胚の発生率向上法 (2017)
  • 発明者名: 宮本圭、岩元正樹
  • 権利者名: （学）近畿大学、（株）プライムテック
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-015891
  • 出願年月日: 2017-01-31