ウシ胚における細胞核リプログラミングの機構解明とエピゲノム制御

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本研究は、ウシ胚におけるZSCAN4の機能解明を目的として、以下の解析を行った。1) マウスES細胞において、Zscan4はDNAメチル基転移酵素 (Dnmt1) の発現を抑制し、DNAを低メチル化状態に保つことに寄与する。そこで、ZSCAN4発現が急激に高まる16細胞期胚におけるDNMT1 mRNA発現量を解析した。その結果、DNMT1 mRNA発現量はZSCAN4発現抑制胚において対象区と比較して低い値を示した。この結果はES細胞における知見と異なるため、ウシ胚におけるDNMT1タンパク質発現量を検討することにより、ZSCAN4の種特異的な機能が明らかになることが期待される。2) マウスES細胞においてZscan4発現はテロメアの伸長に寄与する。そこで、ZSCAN4発現を抑制したウシ胚からgDNAを抽出し、Real time-PCRによりテロメア長を解析した。結果、ZSCAN4発現抑制胚と対象区との間にテロメア長の有意な差は認められず、ウシ胚の発生初期においてZSCAN4はテロメア伸長に寄与しない可能性が示唆された。3) マウスiPS細胞作出時にOct4、Sox2、およびKlf4に加えてZscan4を用いることにより発現が高まるPiwil2 (PIWIL2) はZSCAN4発現を抑制したウシ16細胞期において発現が低下する (平成28年度研究成果)。PIWIタンパク質はpiRNAと共同し内在性レトロウイルスの発現を制御することから、ZSCAN4発現を抑制した16細胞期胚におけるウシ内在性レトロウイルスBERV-K1およびBERV-K2の発現量を解析した。その結果、ZSCAN4発現抑制胚においてBERV-K1の発現に異常が認められたことから、ウシ胚において、ZSCAN4はPIWIL2を介して内在性レトロウイルスの発現を制御している可能性が示された。