哺乳類欄の減数分裂過程におけるヒストンアセチル化制御機構の解析

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私は19年度に、「核膜消失後にみられる減数分裂特異的な脱アセチル化」に必要な、卵特異的因子およびヒストン脱アセチル化酵素(HDACs)の特定を目的として研究を行った結果、脱アセチル化が起こる前の時期から、卵の核外には活性をもったHDACsが大量に存在し、これら核外のHDACsや補助因子が核膜消失後にクロマチンに作用することで脱アセチル化が引き起こされることも明らかにした。しかし近年マウス卵において、GV期の核外の遊離ヒストンはクロマチンのヒストンと交換反応を起こしていることが報告された。ではなぜ、哺乳類卵のGV期では、クロマチンのヒストンが核外の遊離ヒストンと交換しているにもかかわらず、この時期のクロマチン全体のアセチル化レベルは減少せずに維持されているのだろうか。そこで20年度では、卵減数分裂過程におけるクロマチン全体のアセチル化状態と、ヒストン交換反応との関連性について解析を行った。その結果、GV期のヒストン交換はクロマチン全体のごく一部でしか起こらないため、遊離ヒストンが例え脱アセチル化していても、アセチル化レベルの減少は検出されず、見かけ上は高アセチル化か維持されていることを明らかにした。以上より、ヒストン交換は、哺乳類卵成熟過程のアセチル化レベルの変化には影響を与えない、全くの独立した機構であることが、初めて明らかになった。つまり、哺乳類卵における減数分裂特異的な脱アセチル化は、HDACsの細胞内局在とその酵素活性にのみ依存して起こることが示されたこととなる。意義と重要性哺乳類の生殖細胞では、遺伝子発現を制御するエピジェネティクス修飾の変化と、それに伴う全能性の再獲得が起こるが、詳細な制御機構はこれまで全くわかっていなかった。本研究の成果は、減数分裂期のクロマチン制御や全能性の再獲得と、ヒストンアセチル化修飾の関連性を明らかする上で大変重要な知見となる。