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メスの哺乳類細胞では、発生初期に2本のX染色体のうちの1本がランダムに不活性化される。XistおよびTsixと呼ばれる長鎖非コードRNAは、マウスにおけるランダムX染色体不活性化において中心的役割を果たす。XistとTsixはそれぞれ不活性化または活性化X染色体上に強く発現し、相互抑制の結果、不活性化X染色体が決定される。この過程にはX染色体のペアリングや高次ゲノム構造形成が関与することが示唆されているが、Xist/Tsixの発現優位性を含む不活性化X染色体決定機構は明らかになっていない。本研究では、分化誘導過程でX染色体不活性化を誘導できるメスマウス胚性幹(ES)細胞を用い、Tsix/Xistの転写活性とゲノム領域のライブイメージングを行うことで、X染色体ペアリングや高次ゲノム構造等のDNAの構造的及び物理的側面と転写などのDNAの情報的側面を経時的に定量し、不活性化X染色体決定におけるゲノムモダリティ制御要因の解明を目指した。
まず、Tsix/Xistの転写活性とゲノム領域のライブイメージングが可能な細胞を樹立した。本細胞株は、Xist/Tsix領域に転写可視化用のMS2およびPP7リピートに加えて、DNAローカス可視化用にTetOリピート配列が両対立的に挿入されたメスES細胞株XTMPである。本細胞株にTetR-GFP、MCP-RFP、PCP-HaloTagを発現することで、それぞれがDNA領域、Xistの転写、Tisxの転写を示すことを確認し、XTMP2とした。本細胞株を分化誘導し、経時的にXistおよびTsixの転写活性化状態を可視化した。未分化状態で両対立的に発現しているTsixの転写は次第に減少し、Xistの転写が分化に伴って上昇することがわかった。また、多くの細胞が一過的に両対立的に転写することがわかった。
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