着床前胚のエピゲノムダイナミクスと制御

2015 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: 全能性細胞 / 胚性遺伝子 / Klf17

研究実績の概要

前年度までに、全能性を有する初期の着床前胚に特異的に発現する遺伝子であるKlf17が受精後に生じる胚性遺伝子の活性化に重要であることを見出している。平成27年度は、胚性遺伝子の活性化が大規模に生じる2細胞期胚における遺伝子発現を網羅的に検討した。その結果、Klf17ノックウアウトマウスから得られた2細胞期胚では、2822個の遺伝子の発現が有意に低下することが明らかとなった。また、GOE解析からKlf17ノックアウトマウスから得られた2細胞期胚では、翻訳制御遺伝子、RNA成熟/代謝関連遺伝子、および細胞周期制御遺伝子の発現が低下することが明らかとなった。さらに、Klf17の変異体を用いた実験から、胚性遺伝子の活性化にはKlf17のDNA結合能が重要な役割を果たすことが明らかとなった。

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27年度の研究計画に記載した実験が順調に進み、Klf17が胚性遺伝子の活性化に必須であるという重要な知見を得られた。また、Klf17がDNAと結合することにより胚性遺伝子の活性化に関与することも明らかにした。これまでに、胚性遺伝子の活性化を直接制御する遺伝子は報告されていないことから、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28年度は、ES細胞に含まれる全能性細胞を可視化する実験系を構築し、Klf17やBtg4などの全能性細胞で特異的に発現する遺伝子が、ES細胞に含まれる全能性細胞の出現頻度に与える影響を検討する予定である。

研究成果

• [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: Scientific Rep 巻: 5 ページ: 10127
  • DOI: 10.1038/srep10127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human Dynactin-Associated Protein Transforms NIH3T3 Cells to Generate Highly Vascularized Tumors with Weak Cell-Cell Interaction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunoh T, Wang W, Kobayashi H, Matsuzaki D, Togo Y, Tokuyama M, Hosoi M, Koseki K, Wada S, Nagai N, Nakamura T, Nomura S, Hasegawa M, Sasaki R, Mizukami T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 ページ: e0135836
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0135836
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stella controls chromocenter formation through regulation of Daxx expression in 2-cell embryos. (2015)
  • 著者名/発表者名: Arakawa T, Nakatani T, Oda M, Kimura Y, Sekita Y, Kimura T, Nakamura T, Nakano T.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 466 ページ: 60-65
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.08.106
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] De novo DNA methylation through 5’-segment of the H19 ICR maintains its imprint during early embryogenesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki H, Okamura E, Takahashi T, Ushiki A, Nakamura T, Nakano T, Hata K, Fukamizu A, Tanimoto K.
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 3833-3844
  • DOI: 10.1242/dev.126003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Global DNA hypomethylation coupled to cellular transformation and metastatic ability (2015)
  • 著者名/発表者名: Funaki S, Nakamura T, Nakatani T, Umehara H, Nakashima H, Okumura M, Oboki K, Matsumoto K, Saito H, Nakano T.
  • 雑誌名: FEBS lett 巻: 589 ページ: 4053-4060
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.11.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Critical function of Klf17 for the zygotic genome activation in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Yui Goto, Asuka Furuta, Kenji Suzuki, Takashi Kohda, Masahito Ikawa, Toshinobu Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on “Epigenome dynamics and regulation in germ cells”
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-02-17 – 2016-02-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 全能性細胞で特異的に発現するKlf17の初期発生における必要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤 悠比、鈴木 健士、古田 明日香、幸田 尚、伊川 正人、中村 肇伸
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] High-affinity, poly-reactive IgA is required for gut homeostatic maintenance to prevent colitis in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinsaku Okai, Fumihito Usui, Makoto Hasegawa, Toshinobu Nakamura, Kazuya Yamamoto, Eri Nishiyama, Hiroshi Mori, Takuji Yamada, Ken Kurokawa, Tamotsu Kato, Eiji Miyauchi, Hiroshi Ohno, Reiko Shinkura
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] High-affinity, poly-reactive IgA is required for gut homeostatic maintenance to prevent colitis in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinsaku Okai, Fumihito Usui, Makoto Hasegawa, Toshinobu Nakamura, Kazuya Yamamoto, Eri Nishiyama, Hiroshi Mori, Takuji Yamada, Ken Kurokawa, Tamotsu Kato, Eiji Miyauchi, Hiroshi Ohno, Reiko Shinkura
  • 学会等名: 第44回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-20
• [学会発表] 全能性細胞で特異的に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
  • 学会等名: 神戸大学農学部 第33回インターゲノミクスセミナー
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-11-13 – 2015-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Vitamin B1栄養が卵子の質におよぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 愛、中村 肇伸、柴田 克己
  • 学会等名: 第54回 日本栄養食糧学会 近畿支部大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-10-10 – 2015-10-10
• [学会発表] Critical functions of totipotent-cell specific genes Klf17 and Btg4 in zygotic reprogramming (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Suzuki, Yui Goto, Asuka Furuta, Takashi Kohda, Masahito Ikawa, Toshinobu Nakamura
  • 学会等名: The 40th Naito Conference Epigenetics "From Histone Code to Therapeutic Strategy"
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-09-15 – 2015-09-18
  • 国際学会
• [学会発表] 全能性細胞で高発現するBtg4の初期発生における必要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健士、後藤 悠比、古田 明日香、伊川 正人、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3回若手勉強会
  • 発表場所: 静岡県
  • 年月日: 2015-07-22 – 2015-07-24
• [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欠損 胚をモデルとして～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒川 達彦、中谷 庸寿、小田 昌朗、木村 康義、関田 洋一、木村 透、中村 肇 伸、仲野 徹
  • 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3回若手勉強会
  • 発表場所: 静岡県
  • 年月日: 2015-07-22 – 2015-07-24
• [学会発表] マウス受精卵におけるStellaの雌性ゲノム保護とその初期胚発生への重要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中谷 庸寿、山縣 一夫、木村 透、小田 昌朗、中島 啓行、堀 真由子、関田 洋 一、荒川 達彦、中村 肇伸、仲野 徹
  • 学会等名: 第9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: 2015-05-25 – 2015-05-26
• [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, Japan
  • 年月日: 2015-05-14 – 2015-05-18
  • 国際学会
• [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: 7
  • 出版者: 医学書院
• [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: 8
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [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/research/