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2013 年度 実績報告書

霊長類を含む哺乳動物の生殖エピゲノム形成機構

研究課題

研究課題/領域番号 25221003
研究種目

基盤研究(S)

研究機関慶應義塾大学

研究代表者

塩見 春彦  慶應義塾大学, 医学部, 教授 (60202107)

研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2018-03-31
キーワードエピゲノム / エピジェネティクス / トランスポゾン / piRNA / RNAサイレンシング
研究概要

霊長類を含む哺乳類Piwi-piRNA 複合体(piRISC)の解析を行い、本年度は以下のことを明らかにした。
1. マーモセット(Callithrix jacchus)精巣における小分子RNAの大規模配列解析を行い、新規miRNA 300種を含む約700種類のmiRNAを同定した。さらに、~11,000,000リードの小分子RNAがpiRNAに相当し、しかも、これらの大半がPIWIタンパク質に1つであるMARWI (PIWIL1)と複合体(piRISC)を形成していることを明らかにした。これらpiRNAが転移因子のみならず偽遺伝子に由来していること、そして、それらの大半が元の親遺伝子に対してアンチセンスであることを見いだした。これらの結果は、MARWI-piRISCが転移因子抑制のみならず、細胞の遺伝子の発現制御にも関与していることを示唆する。
2.  マウスには存在せず霊長類には存在する第4のPIWIであるPIWIL3の特異的な抗体を作成した。発現解析を行い、PIWIL3が霊長類(ヒトとマーモセット)においてこのPIWIが卵巣において特異的に発現していることを確認した。しかも、卵巣内で成長過程にある卵の細胞質にのみ発現していた。他のPIWI (PIWIL1, PIWIL2, PIWIL4)は精巣での発現は確認できた(RNA-seq, RT-PCR, Western blot解析)が、卵巣ではほとんど発現していないようである。つまり、PIWIL3のみが卵巣で発現している。これらの成果はPIWIL3が卵形成に関連している可能性を示唆する。マーモセット卵巣における小分子RNAの大規模配列解析を行い、miRNAとpiRNAに相当する小分子RNAを同定した。現在、これら小分子RNAの配列解析を進めている。
以上のように、霊長類PIWIが転移因子抑制のみならず、偽遺伝子由来のpiRNAを介してタンパク質をコードする遺伝子の発現制御にも密接に関与していること、そして、卵巣では卵細胞の成熟過程に関与している可能性を示唆する結果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

霊長類PIWIが偽遺伝子由来piRNAを介してタンパク質をコードする遺伝子の発現制御にも関与しているという発見とPIWIが卵形成過程に関与する可能性は、今まで全く知られていなかった新しい成果であり、マウスでは見られない霊長類特異的な新規遺伝子発現制御の存在を支持する重要な発見である。

今後の研究の推進方策

piRISCによる哺乳類生殖エピゲノム形成機構の理解には、生化学的な解析を容易にする培養細胞が不可欠である。このため、今後は、マウス生殖幹細胞/精子幹細胞(GS)を用いて、piRISC機能解析系の樹立を進める。さらに解析を容易にするため、GSの不死化を試みる。今後、このような細胞株の樹立とそれを用いたpiRISC解析系の開発を進める。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] diRNA-Ago2-RAD51 complexes at double-strand break sites.2014

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka, S., and Siom, H.
    • 雑誌名

      Cell Research advance online publication

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1038/cr.2014

  • [雑誌論文] Purification of dFMR1-Containing Complexes Using Tandem Affinity Purification.2013

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi, K., Ogino, A., Siomi, MC. and Siomi, H.
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1010 ページ: 111-121

  • [雑誌論文] DmGTSF1 is necessary for Piwi-piRISC-mediated transcriptional transposon silencing in the Drosophila ovary.2013

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, H., Iwasaki, YW., Shibuya, A., Siomi, H., Siomi, MC., and Saito, K.
    • 雑誌名

      Genes & Development

      巻: 27 ページ: 1693-1705

  • [学会発表] Small RNAs in the adult testes of common marmoset, a model primate.2014

    • 著者名/発表者名
      H. Siomi.
    • 学会等名
      Keystone Symposia “RNA Silencing”
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      20140131-20140205
  • [学会発表] piRNAs in common marmoset.2013

    • 著者名/発表者名
      H. Siomi, Hirano T, Iwasaki YW, Seki NM, and Siomi MC.
    • 学会等名
      FASEB meeting on Mobile DNA in Mammalian Genomes
    • 発表場所
      Big Sky, Montana
    • 年月日
      20130609-20130614
  • [学会発表] Small RNA-mediated transposon silencing in animals.

    • 著者名/発表者名
      H. Siomi.
    • 学会等名
      Institute of Molecular Genetics
    • 発表場所
      Moscow, Russia
  • [学会発表] Small RNA-mediated transposon silencing in animal ganads. Institute of Genetics and Developmental Biology

    • 著者名/発表者名
      H. Siomi.
    • 学会等名
      Chinese Academy of Sciences
    • 発表場所
      Beijing, China
  • [学会発表] Small RNA-mediated transposon silencing in animals.

    • 著者名/発表者名
      H. Siomi.
    • 学会等名
      The 2nd Bioscience and Biotechnology International Symposium, “The nucleic acid world”.
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology, Yokohama,
  • [学会発表] piRNAs in the adult testes of common marmoset, a model primate.

    • 著者名/発表者名
      H. Siomi.
    • 学会等名
      PRESTO International Symposium “Small RNAs in mammals”
    • 発表場所
      Tokyo
  • [学会発表] 「動く遺伝子から私達のゲノムを守る仕組み」

    • 著者名/発表者名
      塩見春彦.
    • 学会等名
      第38回日本香粧品学会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] Keynote Lecture「小分子RNAによる転移因子の抑制機構」

    • 著者名/発表者名
      塩見春彦.
    • 学会等名
      第5回日本RNAi研究会
    • 発表場所
      広島
  • [学会発表] 特別講演「小分子RNA研究の最前線」

    • 著者名/発表者名
      塩見春彦.
    • 学会等名
      第18回中国分子病態研究会
    • 発表場所
      岡山
  • [学会発表] 「小分子RNAによる遺伝子制御機構:その発見と分子経路」

    • 著者名/発表者名
      塩見春彦.
    • 学会等名
      日本がん分子標的治療学会 第9回トランスレーショナルリサーチワークショップ「日本発 核酸医薬創生を目指して」
    • 発表場所
      東京

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公開日: 2015-05-28  

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