計画研究
哺乳類では、個体を構成する種々の細胞は分化の過程で異なる遺伝子発現プログラムを受け、細胞運命が決定される。分化した細胞では遺伝子発現プログラムが固定されるが、一部の細胞ではリプログラミングされる。生体内で起こる究極のリプログラミングは、高度に最終分化した配偶子が、受精を介して一個体を形成できる全能性を獲得する過程である。本研究では、DNAとヒストンのメチル化修飾制御を中心とした卵・初期胚のエピゲノム制御因子の網羅的同定と機能解析により、生殖細胞が全能性を獲得するゲノムリプログラミングにおけるエピゲノム制御機構の解明を目的としている。当該年度は、以下の研究を進めた。1. HDAC1-3の卵形成・受精・初期発生における役割について、HDAC1-3の卵母細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスを作製し、HDAC1-2については着床前初期発生にはそれぞれ顕著な影響を与えないことを明らかにした。一方、HDAC3についてはHDAC1-2と同様のシステムではタンパク質レベルでの減少が観察されなかった。2. 核小体周辺領域の雄性DNA脱メチル化 (酸化) 防御機構について、HDAC1-3の特異的阻害剤とノックアウトマウスを用いた研究から、HDAC1-3によるヒストンのアセチル化レベルの調整がヒストンバリアントによる置換を阻害することで核小体周辺に存在する雄性DNA脱メチル化 (酸化) を防御していることを明らかにした。3. 雄性DNA脱メチル化 (酸化) 防御機構の転写制御における役割について、HDAC1-3の特異的阻害剤を用いた研究から、メチル化DNAの酸化レベルの調整が核小体周辺に存在するmajor satellite repeatsの転写を適切なレベルに調節していることを明らかにした。4. 卵母細胞に特異的に発現するヒストン脱メチル化酵素の特異的阻害剤の開発に成功した。
2: おおむね順調に進展している
当該年度の研究目的は、初期胚のクロマチン構造構築におけるエピゲノム制御機構とその役割の解明であり、具体的には、1. HDAC1-3の卵形成・受精・初期発生における役割、2. HDAC1-3のエピゲノム制御機構における役割、3. 核小体周辺領域の雄性DNA脱メチル化 (酸化) 防御機構、4. 雄性DNA脱メチル化 (酸化) 防御機構のmajor satellite repeats転写制御およびchromocenter形成における役割の解明である。上記研究目的達成のための研究計画はおおむね順調に進展しているが、計画遂行に必要なHDAC1-3の卵母細胞特異的ノックアウトマウスの作製において、HDAC1-2については作製できたものの、HDAC3については同様のシステムで作製できなかったため解決を試みており、HDAC3のノックアウトマウスを用いた解析が遅れている。一方で、当該年度の計画では達成が見込まれていなかった卵母細胞特異的ヒストン脱メチル化酵素の特異的阻害剤の開発に成功しており、当初研究目的の達成度は総合的におおむね順調に進展している。
本研究課題の今後の推進方策として、H26年度の研究実施計画は雄性DNA脱メチル化（酸化）の発生およびエピゲノム制御機構における役割の解明としている。具体的には1. 卵母細胞特異的に発現するメチル化DNA酸化酵素TET3の卵形成・受精・初期発生における役割の解明、2. TET3のエピゲノム制御機構における役割の解明、3. TET3の活性制御機構の解明、4. 雄性DNA脱メチル化 (酸化) 領域の同定であり、計画遂行に必要なTET3の卵母細胞特異的ノックアウトマウスの作製準備は整っている。H25年度の研究実施計画で遅れているHDAC3の卵母細胞特異的ノックアウトマウスの作製については、CreリコンビナーゼのプロモーターをZp3からGdf9に変えることで発現時期を一次卵胞から原始卵胞のステージに変えることで解決を試みる。
すべて 2013
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件)
J. Med. Chem.
巻: 56 ページ: 7222-7231
10.1021/jm400624b
