転写解析特化型核移植系を用いたリプログラミング因子の同定

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H05045
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 宮本 圭 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (40740684)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: リプログラミング / 転写 / 核移植 / 初期胚 / クロマチン

Outline of Annual Research Achievements

卵子に体細胞核を移植することにより体細胞核が初期化（リプログラム）され、未分化な細胞に特異的な遺伝子の発現が開始し、胚細胞が作出される。しかし、この転写リプログラミングに直接関与する初期胚内因子を同定する有効な実験系は確立されておらず、それに関する知見は乏しい。本研究では、DNA複製能や細胞分裂能といった転写と直接的に関与しない機能を停止したマウス核移植胚を作出し、転写リプログラミングの解析に特化した核移植系を確立する。また、転写リプログラミング能だけを有する「転写解析特化型核移植系」を用いて、胚性遺伝子の活性化に関わるマウス初期胚内因子の同定を目指す。
転写活性を有するマウス4細胞期胚（B6D2F1マウス由来）をG2/M期に停止させる条件を発見し、停止した4細胞期胚中に分化細胞の核を導入した。細胞核の移植後、レシピエント胚様の核構造へと移植核がリモデリングされた。さらに、C3Hマウス由来筋芽細胞を移植した核移植胚をRNA-seq解析に供試し、ゲノムワイドでの転写リプログラミングを評価した。RNA-seq解析の結果、B6、DBA2、C3Hの3系統由来の転写物を確認し、移植された筋芽細胞から4細胞期胚特異的遺伝子の発現が認められた。これら新規核移植系のプラットホームを利用して、DNA複製の有無が転写リプログラミングに与える影響を検討したところ、本実験系においてDNA複製は転写リプログラミングに影響を与えないことが判明した。さらに、ドナー細胞からの胚性遺伝子の活性化に重要な転写因子としてZFP281を同定した。最後に、従来の核移植法では転写リプログラミングが困難とされていた、遠縁の異種ドナー細胞からの転写活性化誘導を試みるため、野生絶滅とされるシロオリックス由来の細胞を核移植に供試し、シロオリックス由来の細胞核からの胚性遺伝子活性化誘導に成功した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Freiburg(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: University of Freiburg
• [Int'l Joint Research] University of Cambridge(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Cambridge
• [Journal Article] Nucleoskeleton proteins for nuclear dynamics (2021)
  • Author(s): Miyamoto Kei、Harata Masahiko
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1093/jb/mvab006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Zygotic Nuclear F-Actin Safeguards Embryonic Development (2020)
  • Author(s): Okuno Tomomi、Li Wayne Yang、Hatano Yu、Takasu Atsushi、Sakamoto Yuko、Yamamoto Mari、Ikeda Zenki、Shindo Taiki、Plessner Matthias、Morita Kohtaro、Matsumoto Kazuya、Yamagata Kazuo、Grosse Robert、Miyamoto Kei
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 31 Pages: 107824～107824
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107824
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Visualization of endogenous nuclear F-actin in mouse embryos reveals abnormal actin assembly after somatic cell nuclear transfer (2020)
  • Author(s): Shindo Taiki、Ihashi Shunya、Sakamoto Yuko、Okuno Tomomi、Tomikawa Junko、Miyamoto Kei
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impairment of nuclear F-actin formation and its relevance to cellular phenotypes in Hutchinson-Gilford progeria syndrome (2020)
  • Author(s): Takahashi Yuto、Hiratsuka Shogo、Machida Nanako、Takahashi Daisuke、Matsushita Junpei、Hozak Pavel、Misteli Tom、Miyamoto Kei、Harata Masahiko
  • Journal Title: Nucleus Volume: 11 Pages: 250～263
  • DOI: 10.1080/19491034.2020.1815395
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 卵内因子によるクロマチン構造と転写状態の初期化 (2021)
  • Author(s): 宮本 圭
  • Organizer: 第14回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Invited
• [Presentation] マウス初期胚を用いた新規核移植法による直接的な転写リプログラミング誘導 (2020)
  • Author(s): 宮本圭
  • Organizer: 第93回 日本生化学会大会
  • Invited
• [Presentation] マウス初期胚を用いた体細胞核の転写リプログラミング誘導 (2020)
  • Author(s): 宮本圭
  • Organizer: 第113回 日本繁殖生物学会大会
  • Invited
• [Presentation] Gabpb1遺伝子のマウス初期胚発生における機能解析 (2020)
  • Author(s): 井橋俊哉, 濱中瑞斗, 加地正弥, 森美樹, 今里佑馬, 日下部春奈, 梶栗尚明, 松澤由佳, 山本真理, 坂本裕子, 辻本佳加理, 笠原喜斗, 眞銅大暉, 松本和也, 伊川正人, 宮本圭
  • Organizer: 第113回 日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] Gabpb1遺伝子のマウス初期胚発生における役割 (2020)
  • Author(s): 井橋俊哉, 濱中瑞斗, 加地正弥, 森美樹, 今里佑馬, 日下部春奈, 梶栗尚明, 松澤由佳, 山本真理, 坂本裕子, 辻本佳加理, 笠原喜斗, 眞銅大暉, 松本和也, 伊川正人, 宮本圭
  • Organizer: 第43回 日本分子生物学会年会
• [Presentation] マウス初期胚における全能性細胞核の構築機構 (2020)
  • Author(s): 宮本圭
  • Organizer: 新学術領域研究『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム2020
  • Invited
• [Presentation] 体細胞核移植における全能性獲得に関与する遺伝子の機能解析 -Alyref および Gabpb1 の初期胚発生における役割- (2020)
  • Author(s): 井橋俊哉, 濱中瑞斗, 加地正弥, 森美樹, 今里佑馬, 日下部春奈, 梶栗尚明, 松澤由佳, 山本真理, 坂本裕子, 辻本佳加理, 笠原喜斗, 眞銅大暉, 松本和也, 伊川正人, 宮本圭
  • Organizer: 新学術領域研究『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム20
• [Presentation] Visualization of endogenous nuclear F-actin in mouse embryos reveals abnormal actin assembly after somatic cell nuclear transfer (2020)
  • Author(s): 眞銅大暉, 井橋俊哉, 坂本裕子, 奥野智美, 冨川順子, 宮本圭
  • Organizer: 新学術領域研究『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム2020
• [Presentation] ヒト卵の体外成熟過程におけるトランスクリプトーム解析 (2020)
  • Author(s): 武内大輝, 山本真理, 前沢忠志, 西岡美喜子, 池田智明, 松本和也, 宮本圭
  • Organizer: 新学術領域研究『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム2020
• [Remarks] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/KeiMiyamoto
• [Remarks] Researchgate
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Kei_Miyamoto
• [Remarks] Research Outreach
  • URL: https://researchoutreach.org/tag/dr-kei-miyamoto/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 哺乳動物核移植胚の発生率向上法 (2020)
  • Inventor(s): 宮本圭、岩元正樹
  • Industrial Property Rights Holder: 宮本圭、岩元正樹
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 第6829435号