受精卵のエピジェネティク・リプログラミングへのプロテアソーム分解系の関与機構解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25292189
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 松本 和也 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (20298938)
• 研究分担者: 三谷 匡 近畿大学, 先端技術総合研究所, 教授 (10322265)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: プロテアソーム分解系 / 全能性 / 母性タンパク質 / リプログラミング

研究実績の概要

本研究の目的は、プロテアソーム分解系（UPS）が関与するマウス受精卵のエピジェネティック・リプログラミングの分子制御機構を明らかにすることである。昨年度から継続して、（実験１）マウスMII期卵母細胞のcDNAライブラリーを使った酵母ツーハイブリットシステムによって20Sプロテアソーム複合体のサブユニットRpn11のコードするマウスPSMD14タンパク質と相互作用する候補因子を同定し、さらに（実験２）既報データリスト及び公共データベースのバイオインフォマティクス解析により受精後にその発現量が減少する母性タンパク質で、且つユビキチン修飾されている候補タンパク質をリスト化した。その結果、受精後にユビキチン修飾されてUPSの標的母性タンパク質候補として474個を同定した。さらに、胚性遺伝子の活性化制御機構との関連性の観点から遺伝子オントロジー解析とMII卵母細胞から受精卵までのmRNAプロファイル解析によって、最終的に候補遺伝子8個を決定した。次に、これらの蛍光標識発現ベクターを構築し、各候補遺伝子の過剰発現が初期胚の発生に及ぼす影響を検討した。その結果、その過剰発現が、2細胞期から4細胞期への発生を阻害する影響を認めた遺伝子1個を同定した。この遺伝子産物は、アルギニン残基のメチル化によってSUMOリガーゼ活性を持つタンパク質であり、更に転写因子の機能阻害に関与していることが予測された。そこで、当該候補遺伝子のSUMOリガーゼ活性に関するドメインを変異させた蛍光標識過剰発現ベクターを受精卵に導入した結果、野生型遺伝子が持っていた初期胚発生の阻害効果が観察されなかった。以上より、UPSに依存した母性タンパク質の分解によって卵母細胞中の転写因子の機能が抑制される分子機序が受精によって受精卵が全能性を持つ細胞になる母性-胚性移行期に機能している可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Reprogramming towards totipotency is greatly facilitated by synergistic effects of small molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Kei Miyamoto, Yosuke Tajima, Koki Yoshida, Mami Oikawa, Rika Azuma, George E. Allen, Tomomi Tsujikawa, Tomomasa Tsukaguchi, Charles R. Bradshaw, Jerome Jullien, Kazuo Yamagata, Kazuya Matsumoto, Masayuki Anzai, Hiroshi Imai, John B. Gurdon, Masayasu Yamada
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 6 ページ: 415-424
  • DOI: doi: 10.1242/bio.023473
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Clock mutation reduces reproductive performance of mice by affecting the implantation capacity: Maternal Clock mutation is not the only factor affecting implantation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Amano, Masayuki Anzai, Kazuya Matsumoto
  • 雑誌名: Theriogenology 巻: 86 ページ: 1670-1684
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.theriogenology.2016.05.027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The improved culture condition for mouse nuclear transfer embryos enables highly efficient nuclear reprogramming. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Miyamoto, Yosuke Tajima, Koki Yoshida, Tomomasa Tsukaguchi, Charles R Bradshaw, George E Allen, Miki Mori, Yuma Imazato, Jerome Jullien, Kazuya Matsumoto, Hiroshi Imai, J. B. Gurdon and Masayasu Yamada.
  • 学会等名: The 4th China-Japan-Korea Joint Symposium on Animal Reproduction
  • 発表場所: Nanjing New Century Hotel (Nanjing, China)
  • 年月日: 2016-08-18 – 2016-08-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 受精卵の全能性を評価する新手法開発の取組み (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚口智将、Nicole Chung、小林久人、神尾明日香、守田昂太郎、樋口智香、山口壮輝、河野友宏、松本和也、宮本圭
  • 学会等名: 生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都、世田谷区）
  • 年月日: 2016-07-28 – 2016-07-29
• [学会発表] 受精卵の全能性を評価する新手法開発の取組み (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚口智将、Nicole Chung、小林久人、神尾明日香、守田昂太郎、樋口智香、山口壮輝、河野友宏、松本和也、宮本圭
  • 学会等名: 新学術領域「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」合同若手勉強会
  • 発表場所: 亀の井ホテル（大分県、別府市）
  • 年月日: 2016-07-27 – 2016-07-29
• [学会発表] マウス2細胞期胚特異的レトロトランスポゾンの発現制御機構の解明に向けて (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口壮輝、濱田歩花、竹林真理愛、守田昂太郎、樋口智香、塚口智将、細井美彦、山縣一夫、松本和也、宮本圭
  • 学会等名: 新学術領域「動的クロマチン構造と機能」クロマチン動構造ワークショップ
  • 発表場所: ルスツリゾートホテル（北海道、虻田郡留寿都村）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-09
  • 招待講演
• [備考] 近大コメンテーターガイド 教員情報詳細 松本和也
  • URL: http://www.kindai.ac.jp/meikan/488-matsumoto-kazuya.html
• [備考] 有用機能を有する新規遺伝子・タンパク質の同定とその生物生産・再生医療分野への応用 松本和也
  • URL: http://www.waka.kindai.ac.jp/kigyo/works/public/pdf_works/works_pdf_15.pdf