Understanding the biological significance of epigenetic programming during spermiogenesis

了解精子发生过程中表观遗传编程的生物学意义

• 批准号: 17H07364
• 负责人: 羽田 政司
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-08-25 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H07364/
• 关键词: 精子; 初期発生; クロマチン; ヒストン; ROSI; 遺伝子; ゲノム; 発生・分化

本研究では哺乳類精子のエピゲノム情報が精子核凝集に伴うヒストンの排斥によってプログラムされているという概念を提唱するため、ヒストン排斥前の精子細胞、すなわち円形精子細胞に由来する胚が低発生率である事実に立脚し、それに関る遺伝子群を探索する。このために円形精子細胞を用いて顕微受精させ (ROSI)、そこから得られた胚 (ROSI胚) を用いて網羅的な遺伝子発現解析を行うが、本年度はその実験のセットアップに注力した。まず顕微授精の後、前核期においてDNAのメチル化レベルが正常と異常な胚に分類するが、このためのライブイメージング条件を検討した。具体的にイメージングプローブとして、メチル化DNA結合ドメイン (MBD) に蛍光タンパク質を付加した融合タンパク質 (MBDプローブ)を用いるが、細胞毒性を与えず、かつイメージング可能な最適濃度を決定し、更に顕微鏡や庫内環境の設定を最適化した。次に少数細胞によるRNA-seq解析を行うために、RNAを線形的に増幅させる系が必要となるが、そのセットアップも行った。ここで決定した条件を用いて、今後は正常胚と異常なROSI胚の遺伝子発現変化をRNA-seq解析で網羅的に検証する予定である。一方で、ROSI胚の低発生を惹起するエピゲノム修飾に関して候補を得ることができたので、その可能性を検討した。まず、着目したヒストン修飾が正常胚と比較して、ROSI胚においてのみ前核期で異常な動態を示すことがわかった。更にこれが脱修飾酵素を過剰発現させることで改善できることを確認できた。現在はこの方法によってROSI胚の低発生効率が改善されるか検討中である。

In this study, we proposed the concept of sperm aggregation, sperm rejection, sperm cell rejection, and sperm cell development in mammalian sperm. This year, we will continue to focus on the development of sperm cells in the field of microfertilization (ROSI) and embryo (ROSI). To investigate the post-insemination and pre-insemination conditions of DNA and its classification as normal and abnormal embryos. The specific conditions for the selection of MBD, the enhancement of MBD properties, the determination of cytotoxicity and the possible optimum concentration of MBD, and the optimization of the setting of the micro-library environment. A small number of RNA-seq analysis is necessary to increase the linear amplitude of RNA. This decision is based on the assumption that there will be no normal or abnormal ROSI gene generation, RNA-seq analysis, or detection. A party, ROSI low generation, caused by the possibility to modify the candidate, to discuss the possibility In addition, ROSI can also be used to modify the behavior of normal cells and abnormal cells. This is the first time that we've seen this. Now the method is to improve the low production efficiency of ROSI embryos.