マウスにおけるX染色体活性変動サイクルの解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440223
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高木 信夫 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (20001852)
• Keywords: マウス / 初期発生 / X染色体不活性化 / 遺伝子量補正 / Xist遺伝子 / FISH / GFP / ES細胞

Research Abstract

1.FISH(Fluorescence in situ hybridization)法により、マウス胚におけるXist遺伝子の発現とX染色体不活性化(XCI)の開始の関連について検討した結果、XX雌胚でのXCIは次のように起きると結論した。卵割期にはX染色体の数にかかわらず全ての核の父性X(Xp)より安定型のXist RNAが発現する。ここで、X染色体のカウンティングがあり、Xistの発現が継続して、Xpがそのまま不活性化するが、全能性を維持しているエピブラストではXistの発現は停止する。エピブラストでは原羊膜腔の形成時に再びカウンティングがあり、今度はランダムにXistが発現し、XCIが起きる。原始内胚葉では栄養芽細胞と同じ経過を経てXpが不活性化すると思われる。
2.Searle転座T(X ; 16)16Hを持つ個体において、正常X染色体のみが不活性化する原因を検討した。lacZ遺伝子とGFP遺伝子を組み込んだX染色体を正常X(Xn)として用い、その発現をX染色体の活性マーカーとして利用した。この結果、始めからXnが優先的に不活性化し、転座Xが不活性化した少数の細胞は急速に淘汰され、受精後8.5日目までにはほぼ完全に消失することが判明した。不活性化するXの選択にかかわるlocusが転座切断点にあるために転座X染色体は不活性化しにくくなっていると想定し、クローニングを試み、260kbのBACクローンまで追いつめた。また、β-Galの発現はincubationなどによって変動することも明らかにした。
3.lacZとGFP遺伝子をトランスジーンとして組み込まれたX染色体をヘテロに持つ胚盤胞よりES細胞株を3系統樹立して、GFP、β-Galの発現変化より細胞分化とXCIの関係を検討した。未分化状態ではGFP活性は異常に高いが、胚様体を形成させると不活性化を示すトランスジーンの発現変化が認められた。しかし、レチノイン酸により分化誘導した細胞ではlacZとGFPが独立に発現することが多く、細胞によってはXCIが正常に起きていないことを示している。

Research Products

• [Publications] Matsui, J., Goto, Y., Takagi, N.: "Control of Xist expression for imprinted and random X chromosome inactivation in mice"Human Molecular Genetics. 10・13. 1393-1401 (2001)
• [Publications] Takagi, N.: "The role of X-chromosome inactivation in the manifestation of Rett syndrome"Brain and Development. 23 Supplement. S182-S185 (2001)
• [Publications] 高木 信夫: "X染色体の不活性化"生化学. 74・5. 377-390 (2002)
• [Publications] Mizuno, H., Okamoto, I., Takagi, N.: "Developmental abnormalities in mouse embryos tetrasomic for chromosome 11 : Apparent similarity to embryos functionally disomic for the X chromosome"Genes and Genetic Systems. 77・4. 269-276 (2002)
• [Publications] Goto, Y., Matsui, J., Takagi, N.: "Developmental potential of mouse tetraploid cells in diploid【double arrow】tetraploid chimeric embryos"International Journal of Developmental Biology. 46・5. 741-745 (2002)
• [Publications] Takagi N, Sugimoto M, Yamaguchi, S, Ito M, Tan SS, Okabe M: "Non-random X chromosome inactivation in mouse embryos carrying Searle's T(X ; 16)16H trnaslocation visualized by the X-linked lacZ and GFP transgenes"Cytogenetic and Genome Research. (in press). (2003)