全能性をもたらす卵賦活化による母性mRNA翻訳調節機構の解析

公募研究

研究領域	全能性プログラム：デコーディングからデザインへ
研究課題/領域番号	20H05367
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	大阪大学
研究代表者	原昌稔大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (30565099)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス	完了 (2021年度)
配分額 *注記	7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円) 2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円) 2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード	卵賦活化 / 母性mRNA翻訳調節 / ショウジョウバエ / 母性mRNA / 翻訳調節
研究開始時の研究の概要	卵母細胞は、受精すると、その刺激により活性化 (賦活化) され、全能性を獲得し、胚発生を開始する。この全能性獲得のためには、卵内の遺伝子発現パターンが、卵母細胞としての分化した状態から、未分化の状態へと大きく変わらなければならない。しかし、この時期に、多くの生物ではゲノムDNAからのmRNA転写が起こらない。そのため、遺伝子発現パターンの変化は、mRNA転写後の調節に大きく依存する。この際、重要な調節のひとつが、母性mRNAの翻訳調節である。本研究では、ショウジョウバエを用いて、卵賦活化シグナルによる母性mRNA翻訳調節機構を明らかにする。それにより、全能性獲得プログラムの理解を目指す。
研究実績の概要	高度に分化した卵母細胞は、受精により賦活化されると、未分化状態へとリプログラムされ全能性を獲得する。本研究では、この劇的な変化が、いかにして起こるかを理解するために、ショウジョウバエをモデル系として、卵賦活化による母性mRNAの翻訳調節機構の解析を行った。ショウジョウバエの卵賦活化における母性mRNA翻訳調節では、PNGキナーゼが必須な役割をはたす。しかし、PNGがどのように母性mRNAの翻訳調節をもたらすかは、ほとんど不明である。そこで、このことを明らかにするために、PNGの活性制御因子の一つであるGNUに着目した。卵内におけるGNUの局在を見てみると、RNP顆粒様な細胞質顆粒を形成していた。そこで、GNUとともにそこに局在する因子が、PNGの基質として翻訳調節に関与するのではないかと考え、それらの同定を試みたところ、RNA結合タンパク質であるBIC-Cが同定された。さらなる解析から、GNUはBIC-Cと直接結合すること、GNUはBIC-Cとともに顆粒状の局在を示すことおよび、その局在には、BIC-Cが必要であることが明らかとなった。 BIC-Cはin vitroでPNGキナーゼによって直接リン酸化される。また、卵賦活化刺激によりPNGとGNUが結合することが明らかとなっている。これらのことと、今回の結果とをあわせると、GNUはBIC-CとともにRNP顆粒に局在しており、卵賦活化時に、PNGと結合することで、PNGを活性化するだけでなく、自身が局在するRNP顆粒に呼び込み、PNGの基質であるBIC-Cにターゲッティングする足場として重要な役割を果たすと言える。それにより、BIC-CがPNGによりリン酸化されると母性mRNAの翻訳調節がもたらされ、卵賦活化がリプログラムされると考えられる。
現在までの達成度 (段落)	令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。