生殖細胞及び初期胚におけるゲノムリモデリングへのヒストンH3変異体の関与について

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J06632
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河村 真愛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: ゲノムリモデリング / クロマチン / ヒストン変異体 / 卵 / 初期胚 / 初期発生

Research Abstract

分化した卵は受精することにより全能性を獲得した胚になる。細胞の性質が変化する際、大規模なクロマチン構造の再編成、いわゆるゲノムリモデリングが起こることが知られている。しかし、ゲノムリモデリングの分子メカニズムは明らかにされていない。近年、クロマチン構造の変化には、ヌクレオソームを構成するヒストンがその変異体と置換することによって起こることが明らかとなった。哺乳類において、ヒストンH3変異体には主にH3.1, H3.2, H3.3が存在し、受精時におけるH3.3の関与については研究がなされているが、H3.1とH3.2については明らかになっていない。そこで、本研究ではゲノムリモデリングを含む受精前後におけるクロマチン構造の変化へのH3変異体、特にH3.1, H3.2の関与について解析することを目的としている。
これまでにFlagタグを付加したH3.1を発現するトランスジェニックマウスを用いた卵及び初期胚におけるH3.1の動態解析を行った結果、H3.1は受精前後において核に取り込まれておらず、桑実胚以降取り込まれることが明らかになった。また、H3.1と同様にFlag-H3.2のトランススジェニックマウスを作製し、そのマウスの卵及び受精卵におけるH3.2の取り込みを解析した結果、受精前後において核への取り込みが見られなかった。以上の結果より1細胞期胚において、3つのヒストンH3変異体のうちH3.3のみ取り込まれていることが示唆された。
さらに、ゲノムリモデリングが起こる際、H3.1, H3.2が1細胞期胚のクロマチンにおいて取り込まれないことが初期発生に重要なのかを解析するため、1細胞期胚においてH3変異体の過剰発現を行い、それぞれの過剰発現胚の発生率を比較した。H3.1・H3.2・H3.3それぞれを1細胞期胚で過剰発現した結果、H3.1、H3.2を過剰発現した胚では発生遅延が生じることがわかった。これらの結果から、1細胞期胚において、H3.1・H3.2がクロマチンに取り込まれないことが初期発生に重要であることが考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度中にFlag-H3.2を発現するトランスジェニックマウス作製に成功し、解析をおこなうことができた。その結果から受精前後の時期においてはH3.1, H3.2がH3.3と異なる動態を持つことが明らかとなった。さらに、H3変異体過剰発現の解析からも興味深い結果が得られたことから、本研究は順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

昨年度の研究結果から本年度は受精前後の卵・初期胚の核へH3.1・H3.2を強制的に取り込ませた場合に起こる変化について、クロマチン構造や遺伝子発現の変化に着目して解析を行ってゆく予定である。