遺伝子発現リプログラミングへのクロマチン構造とヒストン変異体の関与について

染色质结构和组蛋白变异参与基因表达重编程

• 批准号: 21H04752
• 负责人: 青木 不学
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04752/
• 关键词: 遺伝子発現リプログラミング; 1細胞期胚; ヒストン変異体; クロマチン構造; 遺伝子発現プログラム; 初期胚; 未受精卵; リプログラミング; 遺伝子発現

受精後の1細胞期胚での全能性に関わる遺伝子発現の特徴として、緩んだクロマチン構造に依存するゲノム全域からの広範な転写が起こることをこれまで報告者は明らかにしてきた。そこで、本年度は、そのメカニズムの解明のため、クロマチンの構成要素であるリンカーヒストンH1に着目して研究を行った。すなわり、ヒストンH1には多数の変異体があり、それぞれがクロマチン構造及び遺伝子発現の調節に異なった役割を持つことが明らかとなっている。そして受精後に全能性を獲得した1細胞期胚では、それら変異体の中でクロマチンの緩みに関わっていると考えられているH1fooとH1aのみが多く発現しており、これらがこの時期の遺伝子発現の調節に関わっていることが考えられた。しかし、これまでの研究でH1fooをノックダウンしても発生に影響が見られなかったことから、そこで、本年度はH1aのノックアウト（KO）マウスをCRISPR/Cas9法によって作成し、その発生を調べると共にH1fooのクロマチンへの取り込みの影響を調べた。その結果、H1a遺伝子を欠損したマウスの作製に成功し、ヘテロKOマウス同士の交配したところ、誕生したホモKOマウスの割合がメンデル比で期待されるものよりの少なかった。さらに、H1a KOの初期発生への影響を調べたところ、2から4細胞期への発生利率がやや低下し、さらに胚盤胞期までの発生率が大きく低下していた。この低下は、母性のみの欠損においても完全欠損のものと同程度に見られたことから、H1aは母性因子として初期発生に機能していることが示された。また、H1a KO胚においてH1fooのクロマチンへの取り込みの増加は見られたかったことから、H1aの機能をH1fooが相補してはいないことが示唆された。

记者先前已经揭示了受精后1细胞阶段胚胎中与tomegen性相关的基因表达涉及整个基因组的广泛转录，这取决于松散的染色质结构。因此，今年为了阐明该机制，我们进行了针对接头组蛋白H1的研究，这是染色质的组成部分。换句话说，组蛋白H1中有许多突变体，并且已经表明每个突变体在调节染色质结构和基因表达中具有不同的作用。在施肥后获得过失性的一阶段胚胎中，只有H1FOO和H1A被认为与这些突变体之间有关的H1FO和H1a的表达更为丰富，并且认为这些突变体与此期间的基因表达有关。但是，在先前的研究中，未发现H1FOO的发展，因此，今年，我们使用CRISPR/CAS9方法创建了H1A敲除（KO）小鼠，并研究了H1FOO摄取对染色质的发生和影响。结果，我们成功地产生了缺少H1a基因的小鼠，当相配的Heteroko小鼠交配时，出生的Homoko小鼠的比例小于Mendelian比率的预期。此外，当我们研究H1A KO对早期发育的影响时，2-4细胞阶段的发育利率略有降低，直到胚泡阶段的发病率显着降低。在母体缺乏症中，这种减少是完全缺乏症，表明H1a起着早期发育产妇因素的作用。此外，由于需要H1a KO胚胎中染色质摄取中H1FOO的增加，因此建议H1foo不补充H1a的功能。

项目成果

Involvement of histone variants H3.1/3.2 in the progression of gene expression program in early mouse embryos

组蛋白变体 H3.1/3.2 参与早期小鼠胚胎基因表达程序的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: Aoki F;Funaya S
• 通讯作者: Funaya S

マウス発生におけるH2A変異体の関与

H2A突变体参与小鼠发育

• 发表时间: 2021
• 作者: Morohoshi Akane;Miyata Haruhiko;Oyama Yuki;Oura Seiya;Noda Taichi;Ikawa Masahito;青木不学
• 通讯作者: 青木不学

マウス受精後における遺伝子発現リプログラミングへのH3.1/3.2の関与

H3.1/3.2 参与小鼠受精后基因表达重编程

• 发表时间: 2021
• 作者: Fujihara Yoshitaka;Herberg Sarah;Blaha Andreas;Panser Karin;Kobayashi Kiyonori;Larasati Tamara;Novatchkova Maria;Theussl Hans-Christian;Olszanska Olga;Ikawa Masahito;Pauli Andrea;室崎 喬之;立川 雅司;船屋智史，青木不学
• 通讯作者: 船屋智史，青木不学

受精前後における遺伝子発現リプログラミングに関する研究

受精前后基因表达重编程的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 吉村明音;田中良奈;田中史彦;青木不学
• 通讯作者: 青木不学