Investigating the function and transgenerational effects of sperm-retained histones

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02369
• 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, 教授 (60546430)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 精子残存ヒストン

Outline of Annual Research Achievements

エピゲノム修飾は化学的に極めて安定であり、細胞分裂を越えて娘細胞に受け継がれることがら「細胞記憶」とも称される。近年はそれが生殖細胞を介して次世代に継承されるとみられる現象が、マウス・ラットを含むモデル動物で多数報告されており、さらにヒトにおいても、両親の受けたストレスが配偶子のエピゲノム変化を介して子供の体質や性格に影響することが科学的に証明されつつある。このエピゲノム遺伝の本体（経世代物質）としては、現在のところ小分子RNA、DNAメチル化、ヒストン（修飾・クロマチン構造）等が提唱されている。本研究課題ではヒストン（修飾）が経世代物質になり得る可能性について、特に我々が先行研究で同定した精子特異的切断型ヒストンH3に着目して検討することを目的とした。
本研究計画は「①精子クロマチン特異的切断H3の生化学的特性の解明」「②精子由来切断H3の経世代影響の解明」から構成される。①において切断型ヒストン特異的抗体の作製が予定通りに進捗しなかったが、代替策として切断型ヒストンの生化学的精製に成功した。今後はこの画分を用いて切断型ヒストンのゲノム局在を検討する。②は現在切断に関わるプロテアーゼのスクリーニングを施行している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

精子特異的切断型ヒストンを認識する抗体の作製を試みたが、質量分析解析にて切断部位を正確に同定した結果、抗原デザインが困難である部位であることが判明した。それでも定法に則って作成したが、各種実験に耐えうる抗体を得ることができず、抗体を使用しない実験法のへの変更が必要となった。

Strategy for Future Research Activity

精子特異的切断型ヒストンを生化学的に精製することができたため、抗体を用いずにそのゲノム上局在をChIP-seqで確認することが可能となった。現在ChIP-seqを施行中である。一方で切断型ヒストンには複数のバリアントが含まれることが判明したことから、各バリアント間のゲノム局在の差異を判別する実験が必要であることが示唆された。ChIP-seqの結果が得られたのちに、バリアント差異の識別に関する実験を計画する。