哺乳類卵子における遺伝子発現プログラムの初期化機構の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14360164
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 青木 不学 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20175160)
• 研究分担者: 酒井 仙吉 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80114487)
• キーワード: 遺伝子発現 / リプログラミング / ヒストンアセチル化 / マウス / 初期胚 / 未受精卵

研究概要

遺伝子発現プログラムの初期化機構を明らかにするために、「初期化には、cel1 memoryの消去が必要である。」という仮説を立て、これを分子レベルで説明することを試みた。本年度は、cell memoryのマーカーと考えられている因子の中で、最近最も多くの注目を集めているヒストンのアセチル化について調べることとした。
まず、体細胞、および受精後の初期胚の体細胞分裂期におけるヒストンH3のリジン残基9、14(H3/K9,H3/K14)、およびヒストンH4のリジン残基5,8,12,16(H4/K5,H4/K8,H4/K12,H4/K16)のアセチル化状態についてそれぞれの特異抗体を用いて免疫染色法により調べた。その結果、H4/K5を除いてすべてのリジン残基が分裂期においてもアセチル化されたままであり、これらがcell memoryのマーカーとして機能しているという仮説を支持するものであった。続いて、減数分裂中の卵におけるヒストンのアセチル化状態を調べた。GV卵では調べたすべてのリジン残基がアセチル化されていたものが、減数分裂に入るとすぐにすべてのアセチル化が消失し、第2減数分裂中期まで脱アセチル化されたままであった。この脱アセチル化は、ヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤であるトリコスタチンAによって阻害されたことから、減数分裂中においてのみヒストン脱アセチル化酵素が機能していることが明らかとなった。
以上により、減数分裂特異的なヒストンの広範な脱アセチル化が、受精前の遺伝子発現の初期化機構に関与していることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Cho, T., Sakai, S., Nagata, M., Aoki, F.: "Involvement of chromatin structure in the regulation of mouse zygotic gene activation"Anim. Sci. J.. 73・1. 113-122 (2002)
• [文献書誌] Sun, Y., Nonobe, E., Kobayashi, Y., Kuraisi, T., Aoki, F.et al.: "Characterization and expression of L-amino acid oxidase of mouse milk"J. Biol. Chem.. 277・21. 19080-19086 (2002)
• [文献書誌] Kim, J-M., Ogura, A., Nagata, M., Aoki, F.: "Analysis of the chromatin remodeling in the embryos reconstructed by somatic nuclear transfer"Biol. Reprod.. 67・3. 760-766 (2002)
• [文献書誌] Lin, H., Aoki, F.: "Transcriptional activity associated with meiotic competence in full-grown GV oocytes"Zygote. 10・4. 327-332 (2002)
• [文献書誌] Aoki, F., Hara, T.K., Schultz, R.M.: "Acquisition of transcriptional competence in the 1-cell mouse embryo : requirement for recruitment of maternal mRNAs"Mol. Reprod. Dev.. 64・3. 270-274 (2003)