安全な哺乳類受精卵操作を指向した非コードＲＮＡによるエピゲノム制御の分子基盤

哺乳類において、一細胞からの個体発生能として定義される全能性は卵細胞のみが備える特別な性質である。受精により、胚性遺伝子が活性化(ZGA; Zygotic gene activation)され、全能性を発揮すると考えられている。ZGAでは、受精後、千を超える遺伝子座のプロモーター領域がDNA脱メチル化され、遺伝子が活性化されるが、このDNA脱メチル化／遺伝子活性化がどのようにして特定の遺伝子座に限局して起こるように制御されているのか不明であった。申請者らはこれまでに遺伝子プロモーター領域のアンチセンス鎖から転写される長鎖non-coding RNA：promoter associated non-coding RNA (pancRNA)が「自身の鋳型領域を特異的にDNA脱メチル化し、近傍遺伝子の転写を活性化する」ことを報告してきた。そこで、このpancRNAの持つ配列特異性に着目し、「pancRNAがZGAにおける遺伝子活性化に寄与する」と仮説を立て、研究を進めた。マウス初期胚RNA-seqを行ったところ、受精前後で発現するpancRNAを1000種以上同定した。siRNAマイクロインジェクションによるpancRNAの機能解析の結果から、pancRNAは受精後の局所的なDNA脱メチル化を介して遺伝子活性化に寄与していることを突き止めた。また、pancRNAが初期発生における生理的機能をもつか、解析を行ったところ、pancIl17dをノックダウンした際に個体発生障害が生じ、細胞の持つ多能性が喪失してしまうことを見出した。すなわち、長鎖ncRNAがマウス初期発生に不可欠な生理的機能を有していることを示している。この知見をまとめ、論文として報告した(Hamazaki et al., Development, 2015)。

哺乳類において、一細胞からの個体発生能として定義される全能性は卵細胞のみが備える特別な性質である。受精により、胚性遺伝子が活性化(ZGA; Zygotic gene activation)され、全能性を発揮すると考えられている。ZGAでは、受精後、千を超える遺伝子座のプロモーター領域がDNA脱メチル化され、遺伝子が活性化されるが、このDNA脱メチル化／遺伝子活性化がどのようにして特定の遺伝子座に限局して起こるように制御されているのか不明であった。申請者らはこれまでに遺伝子プロモーター領域のアンチセンス鎖から転写される長鎖non-coding RNA：promoter associated non-coding RNA (pancRNA)が「自身の鋳型領域を特異的にDNA脱メチル化し、近傍遺伝子の転写を活性化する」ことを報告してきた。そこで、このpancRNAの持つ配列特異性に着目し、「pancRNAがZGAにおける遺伝子活性化に寄与する」と仮説を立て、研究を進めた。マウス初期胚RNA-seqを行ったところ、受精前後で発現するpancRNAを1000種以上同定した。siRNAマイクロインジェクションによるpancRNAの機能解析の結果から、pancRNAは受精後の局所的なDNA脱メチル化を介して遺伝子活性化に寄与していることを突き止めた。また、pancRNAが初期発生における生理的機能をもつか、解析を行ったところ、pancIl17dをノックダウンした際に個体発生障害が生じ、細胞の持つ多能性が喪失してしまうことを見出した。すなわち、長鎖ncRNAがマウス初期発生に不可欠な生理的機能を有していることを示している。この知見をまとめ、論文として報告した(Hamazaki et al., Development, 2015)。