| 研究課題/領域番号 |
22K06092
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
角井 康貢 早稲田大学, 高等研究所, 准教授(任期付) (40853164)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 染色体構造 / クロマチン / 減数分裂 / Hi-C |
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| 研究実績の概要 |
「卵子劣化の分子実体は何か」に対する生物学的な知見を得るために、目的１）二価染色体の分子レベルでの構造基盤の解明、目的２）キアズマを形成するための相同組換えの制御メカニズムの解明、目的３）高齢母体から得られた卵子の劣化指標の探索の３つの達成目標を設定した。
目的１）二価染色体の分子レベルでの構造基盤の解明では、分裂酵母細胞に対してHi-C解析を適用することで、減数分裂の進行に伴うクロマチン三次元構造の変化をDNA配列レベルで明らかにした。更にHi-C解析により得られたDNA相互作用のビッグデータを利用して、染色体構造の3Dモデルを構築した。これらの結果により、減数分裂における染色体構造の変化を可視化することに成功した。構築した3Dモデルは、バーチャルリアリティを通して立体構造の内部に迫ることができるため、今後の更なる解析により、詳細が明らかになることが期待される。また、マウス卵母細胞由来の二価染色体構造を可視化するために、一細胞Hi-C解析の実験条件を検討した。DNA相互作用を持つライブラリを得られたものの、クオリティが低かった。低クオリティサンプルでは、次のステップであるシークエンス解析に進むことが難しいため、更なるプロトコル検討を実施中である。
目的２）キアズマを形成するための相同組換えの制御メカニズムの解明では、組換えに関わるタンパク質を欠損させた分裂酵母細胞を利用して、Hi-C解析によるクロマチン構造の可視化を行なった。欠損させた組換えタンパク質による影響について、バイオインフォマティクス解析を行い、詳細を検討している。
目的３）高齢母体から得られた卵子の劣化指標の探索では、高齢マウスから卵母細胞を採取し、染色体構造に異常が見られることを確認した。一方で、マウス一個体から採取できる卵母細胞の数が少なかったため、実験プロトコルの最適化を目指して条件検討を行なっている。
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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
設定した３つの達成目標のうち、目的１）二価染色体の分子レベルでの構造基盤の解明、目的２）キアズマを形成するための相同組換えの制御メカニズムの解明の２つにおいて、想定よりも早く研究を進めることができている。一方で、目的３）高齢母体から得られた卵子の劣化指標の探索は進捗が遅延している。
目的１）二価染色体の分子レベルでの構造基盤の解明では、分裂酵母細胞の減数分裂の進行に伴うクロマチン三次元構造の変化について、3Dモデルを構築し可視化することに成功した。また、一細胞Hi-C解析の実験条件を検討することで、マウス卵母細胞を用いて二価染色体構造を可視化を試みている。サンプルのクオリティを向上させてシークエンス解析に進むことを目指す。
目的２）キアズマを形成するための相同組換えの制御メカニズムの解明では、Hi-C解析を適用することで、組換えタンパク質が制御するクロマチン三次元構造を決定した。バイオインフォマティクス解析により、相同組換えに関わる分子基盤を調べている。
目的３）高齢母体から得られた卵子の劣化指標の探索は、高齢雌マウスからの卵母細胞の採取条件を改善している途中である。より多くの卵母細胞が得られる条件を探索し、Hi-C解析へと進む予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
分裂酵母を利用した減数分裂染色体構造の解析は、想定よりも早く進展しているため、バイオインフォマティクス解析に力を入れることで、研究をより一層推進していく。組換えに関わる因子は多数存在しているため、異なる変異体を利用したHi-C解析を行い、相同組換えの分子基盤へと迫っていきたい。
一方で、マウス卵母細胞の染色体構造解析は予定よりも遅れが見られるため、こちらへのエフォートを増やすことで研究の更なる進展を目指す。
目的３を達成するために必要な老齢雌マウスが不足していたことが、研究が予定通りに進まなかった一因である。現在はマウス交配を改善しており、来年度はより多くの老齢雌マウスを実験に利用できるようになるため、精力的に実験を行うことで目的３を達成したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入予定の試薬が年度内に納入出来なかったため、次年使用額が生じた。
次年度に実験試薬を購入する予定ある。
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