| 研究課題/領域番号 |
19K06676
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山口 新平 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (80740795)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ES細胞 / ２細胞期胚様細胞 / Zscan4 / p53 / クロモセンター |
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| 研究実績の概要 |
胚性幹細胞（ES細胞）は、胚胎に由来するすべての細胞に分化する多分化能を有し、安定的に核型を維持してほぼ無限に培養可能な性質を有する。通常の培養条件下でのES細胞は均一な細胞集団ではなく、異なる性質を有する細胞が含まれている。特に2細胞期胚に特異的な転写因子Zscan4を発現する細胞（２細胞期胚様細胞）は未分化状態や正常ゲノムを動的に維持に重要な役割を果たしていると言われている。しかし、ES細胞のZscan4陽性状態へと移行するトリガーや分子機構はほとんどわかっていなかった。我々は、スクリーニングによって核小体タンパクPum3がこの移行に機能していることを見出した。Pum3を欠損したES細胞ではZscan4陽性細胞が３倍以上増加していた。さらに、二重欠損ES細胞の解析などを通じて、２細胞期胚様細胞への移行にはp53の活性化が重要な働きを満たしていることを見出した。本研究成果は本年度Biochemical and Biophysical Research Communications誌に発表した。また、２細胞期胚様細胞ではクロモセンター構造が消失することがわかっている。このクロモセンター構造はエピジェネティックな制御をうけるがその制御機構はわかっていなかった。我々は低メチル化状態にあるES細胞でクロモセンターが集合していること、そしてその集合にDNA脱メチル化関連因子Tet1が機能することを見出し、Tet1がポリコームと共役してクロモセンターの構造変化に機能していることを発見して、PLoS Genetics誌に発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当該プロジェクトに関連してすでに学術論文を２報発表することができた。一方で新型コロナウィルス感染症の影響による研究の進行の遅れなどがあり、p53がどのように２細胞期胚様細胞への以降を制御しているのか、という分子機構は未解明で残されてしまった。この点を今後明らかにしていく必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
p53の活性化がどのようにして２細胞期胚様細胞への移行を制御しているのかを明らかにするために、細胞周期の変化に着目する。そのために、細胞周期を蛍光蛋白質遺伝子の発現で可視化できるFucciカセットを導入したES細胞をすでに樹立済みである。このES細胞を用いて、化合物による細胞周期停止、とそれが及ぼす細胞状態の変化を解析する。さらに、この細胞周期変動への影響がどのように２細胞期胚で重要な遺伝子群の発現を制御しているのかを明らかにするため、各細胞周期のステージごとに細胞を分取し、遺伝子発現状態やエピジェネティック状態などを解析する。
また、２細胞期胚様細胞への移行を制御している実行因子を絞り込むために、細胞周期関連遺伝子を破壊したES細胞を樹立する。Zscan4-Venusを指標に２細胞期胚様細胞への移行に影響が出たものをスクリーニングし、その役割を解析する。
最後に、マウスの初期胚を用いてES細胞で見出した機構が保存されているのかどうかを遺伝子破壊実験や発生のモニタリングを通じて明らかにすることで、成体内外の異なる多能性の制御機構を解明する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルス感染症の蔓延による自宅待機期間の研究活動の停止、マウスの飼育状況の計画変更、学会オンサイト開催中止による研究成果発表の機会消失、および試薬やマウスの購入や輸入の遅延などが生じた。そのため、一旦Pum3とp53の関連に関する研究成果をまとめて論文として発表したが、当初予定していたその背景にある分子メカニズムの解明までは達成することができなかった。加えて、上述の理由によって生体内での分子機構の解明は手つかずに残されている。そのため次年度に執行できなかった予算を充当し、目的を達成する。
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