着床前胚のエピゲノムダイナミクスと制御

2014 年度 実績報告書

• 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: 25112006
• 研究機関: 長浜バイオ大学
• 研究代表者: 中村 肇伸 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (80403202)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: 受精卵 / OGT / Tet3 / 5-メチル化シトシン / 5-ヒドロキシメチル化シトシン / ヒストンGlcNAc化

研究実績の概要

前年度までに、転写活性化に関与する新規ヒストン修飾（ヒストンH2Bの112番目のセリンのGlcNAc化；H2B S112GlcNAc）が受精卵の雄性クロマチンに特異的に存在することを見出している。平成26年度は、受精卵におけるOGTとTet3の結合状態と胚性遺伝子の活性化に及ぼす影響について検討をおこなった。その結果、（1）OGTへの雌性クロマチンへの結合はStella（PGC7、Dppa3）により阻害されていること、（2）Tet3をノックダウンしてもOGTの雄性クロマチンへの結合およびH2B S112GlcNAc修飾状態に変化がないこと、（3）H2B S112A変異体を用いて受精卵に存在するH2B S112GlcNAc修飾を消去しても、Tet3のクロマチンへの局在および雄性クロマチンにおける5mCから5hmCへの変換に変化がないこと（4）受精卵においてTet3をノックダウンしても、H2B S112GlcNAc修飾を消去しても転写に影響はなかったが、Tet3をノックダウンした受精卵からH2B S112GlcNAc修飾を消去した場合には、雄性クロマチンからの転写が抑制されること、を明らかにした。これらのことから、受精卵ではES細胞の場合と異なり、OGTはTet3非依存的にクロマチンにリクルートされ、受精卵における雄性クロマチンからの転写には、5hmCとH2B S112GlcNAc修飾の両方が必須であることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成26年度の研究計画に記載した実験をすべて行い、胚性遺伝子の活性化にはゲノムの脱メチル化と特異的なヒストン修飾の両方が必要であるという重要な知見を得ることができたため、本研究は「おおむね順調に進展している」と考えられる。

今後の研究の推進方策

平成27年度は、Tet3およびH2B S112GlcNAc修飾が胚性遺伝子の活性化に及ぼす影響を検討するために、これらのクロマチン修飾を欠損させた2細胞期胚における遺伝子発現を網羅的に解析する予定である。また、ES細胞に、申請者が同定している全能性細胞で特異的に発現する遺伝子群の制御化にEGFP等のレポーターを導入することにより、全能性細胞を可視化する系を構築する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Biotin-deficient diet induces chromosome misalignment and spindle defects in mouse oocytes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuji A, Nakamura T, Shibata K.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 79 ページ: 292-299
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.968090. Epub 2014 Oct 10.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dppa3 expression is critical for generation of fully-reprogrammed iPS cells and maintenance of Dlk1-Dio3 imprinting. (2015)
  • 著者名/発表者名: Xu X, Smorag L, Nakamura T, Kimura T, Dressel R, Fitzner A, Tan X, Linke M, Zechner U, Engel W , Pantakani K.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 ページ: 6008
  • DOI: 10.1038/ncomms7008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stella preserves maternal chromosome integrity by inhibiting 5hmC-induced γH2AX accumulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakatani T, Yamagata K, Kimura T, Oda M, Nakashima H, Hori M, Sekita Y, Arakawa T, Nakamura T, Nakano T.
  • 雑誌名: EMBO Rep 巻: 16 ページ: 582-589
  • DOI: 10.15252/embr.201439427
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trichostatin A specifically improves the aberrant expression of transcription factor genes in embryos produced by somatic cell nuclear transfer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Oikawa M, Kamimura S, Ogonuki N, Nakamura T, Nakano T, Abe K, Ogura A.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 未定 ページ: 未定
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of maintenance DNA methylation by Stella (2014)
  • 著者名/発表者名: Funaki S, Nakamura T, Nakatani T, Umehara H, Nakashima H, Nakano T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 453 ページ: 455-460
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.09.101. Epub 2014 Oct 1.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Biotin-deficient diet induces abnormal oocyte in mouse (2015)
  • 著者名/発表者名: Ai Tsuji, Toshinobu Nakamura, Katsumi Shibata
  • 学会等名: 12th Asian Congress of Nutrition
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2015-05-14 – 2015-05-18
• [学会発表] 全能性細胞で高発現する遺伝子群の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸、仲野 徹
  • 学会等名: CREST「エピゲノム研究に基づく診断・治療へ向けた新技術の創出」研究領域 第4回領域会議
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-22
• [学会発表] エピゲノム成立の分子メカニズムの解明と制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 仲野 徹、中村 肇伸
  • 学会等名: CREST「エピゲノム研究に基づく診断・治療へ向けた新技術の創出」研究領域 第4回領域会議
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-22
  • 招待講演
• [学会発表] マウスにおけるビオチン欠乏は卵子の質を劣化させる (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻 愛、中村 肇伸、柴田 克己
  • 学会等名: 第13回日本栄養改善学会近畿支部学術総会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-07
• [学会発表] Asymmetry in histone H2B O-GlcNAcylation between paternal and maternal chromatin of mouse zygotes (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸、鈴木 健士、後藤 悠比、中谷 庸寿、関田 洋一、仲野 徹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 腸炎モデルマウスに対する腸管ＩｇＡ抗体の作用機序の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡井 晋作、臼井 文人、野村 慎太郎、中村 肇伸、山本 和也、西山 依里、森 宙史、山田 拓司、黒川 顕、加藤 保、大野 博司、新蔵 礼子
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 初期胚のクロマチン再構成におけるヒストンシャペロンの役割 ～DNA脱メチル化制御因子Stellaの欠損胚をモデルとして～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川 達彦、中谷 庸寿、関田 洋一、木村 透、中村 肇伸、小田 昌朗、仲野 徹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 受精卵における胚性遺伝子の活性化機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-01
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetry in histone H2B O-GlcNAcylation between paternal and maternal chromatin of mouse zygotes (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinobu Nakamura, Kenji Suzuki, Yui gotou, Tsunetoshi Nakatani, Yoichi Sekita, Toru Nakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting EPIGENETICS & CHROMATIN
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-13
• [学会発表] Stella preserves maternal chromosome integrity by inhibiting 5hmC-dependent γH2AX accumulation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunetoshi Nakatani, Kazuo Yamagata, Tohru Kimura, Masaaki Oda, Hiroyuki Nakashima, Mayuko Hori, Yoichi Sekita, Tatsuhiko Arakawa, Toshinobu Nakamura, Toru Nakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting EPIGENETICS & CHROMATIN
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-13
• [学会発表] トリコスタチンA処理による体細胞核移植クローン胚の転写因子関連遺伝子発現の改善について (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 貴美子、及川 真実、上村 悟氏、越後貫 成美、中村 肇伸、仲野 徹、小倉 淳郎
  • 学会等名: 第107回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 帯広
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] 初期胚のクロマチン再構成におけるヒストンシャペロンの役割 ～DNA脱メチル化制御因子Stellaの欠損胚をモデルとして～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川 達彦、中谷 庸寿、関田 洋一、木村 透、中村 肇伸、小田 昌朗、仲野 徹
  • 学会等名: 第3回大阪大学医学系研究科若手研究フォーラム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-07-30 – 2014-07-30
• [学会発表] 全能性細胞で高発現するBtg4の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健士、後藤 悠比、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」第2回若手勉強会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-07-16 – 2014-07-18
• [学会発表] 着床前胚におけるKlf17の重要な役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤 悠比、鈴木 健士、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」第2回若手勉強会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-07-16 – 2014-07-18
• [学会発表] 受精卵におけるヒストンH2BのN-アセチルグルコサミン修飾 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸、鈴木 健士、後藤 悠比、中谷 庸寿、関田 洋一、仲野 徹
  • 学会等名: 第8回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [図書] 細胞工学; 母性因子を用いたiPS細胞の樹立効率と質の改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [図書] 生体の科学; 着床前胚と始原生殖細胞におけるDNAメチル化リプログラミング (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 医学書院
• [図書] Stella and zygotic reprogramming; In “Epigenetic Mechanisms in Cellular Reprogramming”, Epigenetics and Human Health series (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Nakano T.
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Springer
• [備考] [プレスリリース]中村肇伸准教授らの共同研究について
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/
• [備考] 中村肇伸准教授らの共同研究が『Nature communications』に掲載されました
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/others/
• [備考] Nature communicationsに掲載された論文が新聞で報道されました
  • URL: http://b-lab.nagahama-i-bio.ac.jp/?page_id=203