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内在性レトロウイルスによる宿主ゲノムのクロマチン再構築機構

公募研究

研究領域多様かつ堅牢な細胞形質を支える非ゲノム情報複製機構
研究課題/領域番号 22H04700
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
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

坂下 陽彦  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (60893873)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード全能性制御 / 初期発生 / 内在性レトロウイルス / クロマチン構造変化 / トランスクリプトーム / エピゲノム制御 / クロマチンポテンシャル / 細胞分化 / クロマチン / MERVL
研究開始時の研究の概要

全能性とは、あるひとつの細胞がいかなる細胞種にも分化できる能力を指し、我々ヒトを含む哺乳動物においては、その後個体になる受精卵のみが唯一全能性を発揮できる。しかしながら、その性質や機能を担保する分子機構は現在まで全く明らかにされておらず、どのように哺乳動物胚が発生を開始し、多様な細胞系譜によって構成される「個体」を形成するか未解明である。本課題で私は、生物進化の過程で感染した内在性レトロウイルス (ERVs) による宿主ゲノム制御という新たな観点から、受精卵特有の全能性制御機構の解明を目指す。特に、全能性期特異的に発現するERVsの一種であるMERVLの機能的意義に着目し、研究を展開する。

研究実績の概要

全能性とは、あるひとつの細胞がいかなる細胞種へも分化でき、自律的に個体を形成できる能力であり、哺乳動物においては、受精卵のみが全能性を発揮できる唯一の細胞である。興味深いことに、生物進化の過程で宿主ゲノムに感染し組み込まれた内在性レトロウイルス (Endogenous Retroviruses : ERVs) の一種であるMERVLが、全能性期特異的に一過的に発現する。この特性からMERVLはその発現細胞が全能性を保有するかどうか識別するためのマーカーとして多くの研究で繁用されてきた一方で、ゲノム中に数百~数千コピー存在するERVsを標的することの困難さにより、MERVLはあくまで単なる『全能性マーカー』に過ぎないと結論付けられ、その機能的意義の追求はほとんど行われてこなかった。本研究では、ゲノム中に散在するMERVLを含む転移因子を高効率に標的する多コピー遺伝子解析技術を開発し、MERVL ノックダウン (KD) 胚における表現型解析およびトランスクリプトーム・エピゲノム解析を実施した。その結果、(1) MERVL-KD胚では、初期発生過程において細胞分化やゲノム安定性の維持に異常が観られ、胚盤胞期より以前に胚性致死を呈すこと、(2) さらにRNA-seqおよびATAC-seqによる統合的オミクス解析を通じて、MERVL-KD胚では、本来厳密に制御を受けているはずの全能性期特異的遺伝子の発現やその転写開始点近傍のオープンクロマチン状態が発生の進行を経ても異所的に維持され続けていることが明らかになった。本研究で打ち出したERVsによる個体発生制御という新たな観点が、発生生物学分野でのさらなる発見に寄与することが期待できる。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] The EZH2?PRC2?H3K27me3 axis governs the endometrial cell cycle and differentiation for blastocyst invasion2023

    • 著者名/発表者名
      Fukui Yamato、Hirota Yasushi、Aikawa Shizu、Sakashita Akihiko、Shimizu-Hirota Ryoko、Takeda Norihiko、Ishizawa Chihiro、Iida Rei、Kaku Tetsuaki、Hirata Tomoyuki、Hiraoka Takehiro、Akaeda Shun、Matsuo Mitsunori、Osuga Yutaka
    • 雑誌名

      Cell Death & Disease

      巻: 14 号: 5 ページ: 320-320

    • DOI

      10.1038/s41419-023-05832-x

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PRC1 suppresses a female gene regulatory network to ensure testicular differentiation2023

    • 著者名/発表者名
      Maezawa So、Yukawa Masashi、Hasegawa Kazuteru、Sugiyama Ryo、Iizuka Mizuho、Hu Mengwen、Sakashita Akihiko、Vidal Miguel、Koseki Haruhiko、Barski Artem、DeFalco Tony、Namekawa Satoshi H.
    • 雑誌名

      Cell Death & Disease

      巻: 14 号: 8

    • DOI

      10.1038/s41419-023-05996-6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polycomb protein SCML2 mediates paternal epigenetic inheritance through sperm chromatin2023

    • 著者名/発表者名
      Sakashita Akihiko、Ooga Masatoshi、Otsuka Kai、Maezawa So、Takeuchi Chikara、Wakayama Sayaka、Wakayama Teruhiko、Namekawa Satoshi?H
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 51 号: 13 ページ: 6668-6683

    • DOI

      10.1093/nar/gkad479

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] KRAB-zinc-finger proteins regulate endogenous retroviruses to sculpt germline transcriptomes and genome evolution2023

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Kai、Sakashita Akihiko、Maezawa So、Schultz Richard M.、Namekawa Satoshi H.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.06.24.546405

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CTCF-mediated 3D chromatin predetermines the gene expression program in the male germline2023

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Yuka、Takahashi Kazuki、Maezawa So、Munakata Yasuhisa、Sakashita Akihiko、Kaplan Noam、Namekawa Satoshi H.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.11.30.569508

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcription of MERVL retrotransposons is required for preimplantation embryo development2023

    • 著者名/発表者名
      Sakashita Akihiko、Kitano Tomohiro、Ishizu Hirotsugu、Guo Youjia、Masuda Harumi、Ariura Masaru、Murano Kensaku、Siomi Haruhiko
    • 雑誌名

      Nature Genetics

      巻: 55 号: 3 ページ: 484-495

    • DOI

      10.1038/s41588-023-01324-y

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mouse embryonic development requires transposable element expression2023

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Sakashita、Haruhiko Siomi
    • 雑誌名

      Nature Genetics

      巻: 55 号: 3 ページ: 367-368

    • DOI

      10.1038/s41588-023-01326-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Bioinformatics Pipelines for Identification of Super-Enhancers and 3D Chromatin Contacts2022

    • 著者名/発表者名
      Sakashita Akihiko、Takeuchi Chikara、Maezawa So、Namekawa Satoshi H.
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 2577 ページ: 123-146

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2724-2_9

    • ISBN
      9781071627235, 9781071627242
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of endogenous retroviral enhancers in mouse embryos derived from somatic cell nuclear transfer2022

    • 著者名/発表者名
      Shikata Daiki、Matoba Shogo、Hada Masashi、Sakashita Akihiko、Inoue Kimiko、Ogura Atsuo
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 13 ページ: 1032760-1032760

    • DOI

      10.3389/fgene.2022.1032760

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PRC1-mediated epigenetic programming is required to generate the ovarian reserve2022

    • 著者名/発表者名
      Hu Mengwen、Yeh Yu-Han、Munakata Yasuhisa、Abe Hironori、Sakashita Akihiko、Maezawa So、Vidal Miguel、Koseki Haruhiko、Hunter Neil、Schultz Richard M.、Namekawa Satoshi H.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31759-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 種固有の個体発生制御を担う内在性レトロウイルス機能の探索2023

    • 著者名/発表者名
      坂下陽彦
    • 学会等名
      第46回 分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 転移因子が駆動する哺乳動物の個体発生2023

    • 著者名/発表者名
      坂下 陽彦
    • 学会等名
      東海医学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulation of host gene expression and cell fate by endogenous retrovirus during early stage of embryonic development2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Sakashita
    • 学会等名
      The 1st international symposium of Non-Genome Replication
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マウス初期発生胚における内在性レトロウイルスを介した宿主ゲノム制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      坂下 陽彦
    • 学会等名
      第94回 日本遺伝学会大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 実験医学2023年9月号2023

    • 著者名/発表者名
      坂下陽彦、石津大嗣
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758125710
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] in vitroにおける個体発生の再構成をめざして2023

    • 著者名/発表者名
      坂下陽彦
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      ファルマシア 2023 年 59 巻 6 号
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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