中期胞胚遷移におけるクロマチン－核膜結合機構の転換と遺伝子発現制御

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多くの動物の受精直後の胚の細胞は、転写が抑制されたまま同調した細胞分裂を繰り返し、細胞数が一定に達すると遺伝子の転写が活性化され（ZGA: zygotic genome activation）、細胞の分化が開始する。私はこれまで、初期胚細胞の核の構造と機能に関わる分子に着目して研究を行い、アフリカツメガエルとゼブラフィッシュにおいて、ZGA以前の胚の核にアクチンが高密度にすることを明らかにした。初期胚の核アクチンは、クロマチン高次構造の構築や転写制御に関与すると予測し、ゼブラフィッシュ初期胚において核アクチンの重合状態や量を操作したが、ヒストン修飾状態や転写状態の変化は観察されなかった。そこで当該年度は、核アクチンが核内の分子の流動性に影響を及ぼすかを検証した。光刺激によって蛍光を発するタンパク質PA-GFP（photoactivatable GFP）を用いて、光刺激後の蛍光の拡散を計測したところ、ZGA以前の核内では、PA-GFPの拡散は非常に速く、ZGA以降は遅くなった。このことから初期胚の核内では、重合と脱重合を活発に行うアクチンにより、分子の流動性が高い可能性がある。次に、核膜崩壊前後における核アクチンの挙動を高い時間分解能で解析したところ核膜崩壊直後から分裂中期に至るまで、クロマチン周囲には発達したアクチンメッシュワークが存在することが示された。卵母細胞の巨大な核である卵核胞が崩壊するとアクチンメッシュワークが卵核胞領域内で発達し、染色体をとらえるとともに、このメッシュワークが細胞皮層へ向かって収縮していくことで、染色体を細胞皮層直下に移動させることが報告されている（Mori et al., Curr. Biol., 21, 606, 2011）。このことと併せて考えると、ゼブラフィッシュ初期胚で観察された核アクチンの挙動は、染色体の整列を促進する可能性がある。