細胞の全能性獲得に関連するクロマチン構造の定性的解析

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K19383
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡田 由紀 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (60546430)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 初期胚 / クロマチン

Outline of Annual Research Achievements

近年、グローバルなクロマチン構造変化が、細胞の性質や運命決定に密接に関与することが明らかになりつつある。特に受精直後の初期胚発生においては、エピゲノム情報の初期化とも言うべき大規模なクロマチンの変化が雌雄の核において起こる。さらにES 細胞の一部が受精卵（2 細胞期胚）に類似した性質を持つ細胞に「ゆらぐ」現象が報告され、これにおいてもヒストンシャペロンを介したゲノムワイドなクロマチンの変化が密接に関与する。すなわち、多能性（ES細胞）と全能性（2 細胞期胚）の境界が、ゲノム全体のクロマチン構造の違いによって規定されるのではないかという仮説に基づき、本研究課題では、全能性細胞と多能性細胞との境界に関与するクロマチン構造変換因子を探索し、その機能を明らかにすることを目的とした。
当初は我々が樹立した2CLCレポーターES細胞を用い、ATAC-seqやsiRNAライブラリーのスクリーニングによって、2CLC転換を惹起する因子を抽出する予定であった。しかしその後、国内外で同様のアプローチを行っている研究室が複数あることが判明し、国外のグループからは論文発表もなされたことから、目的は保ちつつもアプローチを変更し、我々が以前に独自に行った受精前後のトランスクリプトームデータから候補因子を抽出することとした。その結果12個の候補因子が抽出され、そのうち核局在を示す10個について、受精卵で過剰発現や発現阻害を行った結果、2個が発生遅延を示すことを見出した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成30年度は、初期胚トランスクリプトーム解析から抽出した12個の候補遺伝子のうち、核局在が認められた10種類の遺伝子について、siRNAとCRISPR/Cas9を用いて受精卵でノックダウン・ノックアウトを行い、これらの遺伝子が初期胚発生に与える影響を検討した。その結果、2個の遺伝子について胚発生の遅延が認められた。2個の遺伝子のうちひとつは機能未知の遺伝子であるが、核アクチンへの局在が確認できた。

Strategy for Future Research Activity

核アクチンは近年、核全体の構造変換をつうじて、細胞周期調節や全能性の獲得に関与することが報告されている。ノックダウン効率の問題などで、今回初期胚発生に異常が見られなかった遺伝子にも依然検討の余地はあるものの、現在は上記の核アクチン局在遺伝子に標的を絞り、現在ノックアウトマウスの作製を進めている。さらに既に樹立している2CLCレポーターES細胞において、この遺伝子のノックアウトと過剰発現を行い、全能性への影響を、胚体外組織への寄与を指標に検討する検討する。

Causes of Carryover

年度途中に、マイクロマニピュレーターの不具合が発生し、実験の進捗に遅れが生じた。また上記の核アクチン局在因子は機能未知遺伝子であることから、確かなデータが得られるまで外部での発表を控えたことから、学会発表に充てていた旅費を使用しなかった。今後の実験はマウス個体を中心に行うこと、および2CLCレポーターES細胞の培養は培地やサイトカインが比較的高額であることから、繰越金はこれらの費用にあてる。さらに最終年度であるため、年度内にいちど学会発表を行う。