栄養環境刺激がメダカの精子および次世代初期胚へもたらすエピゲノム変化の解析

营养环境刺激对青鳉精子和早期下一代胚胎带来的表观基因组变化分析

基本信息

批准号：
19K16036
负责人：
井上雄介
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ゲノム科学の優れたモデル生物であるメダカを用い、親個体に対する高脂肪食投与が生殖細胞および次世代個体にどのような変化をもたらすかを明らかにすることを目指す。2021年度までに、母親HFD群ではコントロール(Control diet : CD)群と比較して受精率および正常発生率が低下すること、および胞胚において転写・翻訳関連の遺伝子群の発現が低下していることを見出していた。また母体では、脳下垂体における卵胞刺激ホルモン(FSH)の発現上昇や、肝臓における卵黄タンパク質遺伝子の発現低下を見出していた。2022年度はHFD投与により変化する卵黄成分の詳細な解析を進めた。まず母性RNAのプロファイルがHFD投与により変化するかを知るために、排卵後・授精前の成熟卵を母体より摘出しRNA-seqを行った。すると、HFD群において、代謝や小胞体ストレスに関連する遺伝子群の発現が上昇し、卵黄タンパク質の分解に関わる遺伝子であるカテプシンの発現が低下していることを見出した。続いてHFD投与により変化する卵内の代謝物を同定するために、成熟卵のメタボローム解析を行った。水溶性代謝物を対象とした解析では、尿素サイクル内の代謝物や、グリコーゲンの分解産物であるグルコース1リン酸が低下していることが分かり、胚発生のエネルギー源を供給するために起こる卵黄タンパク質・グリコーゲンの分解が低下している可能性が示唆された。また脂溶性代謝物を対象とした解析では、ビタミンA・E群やDHAなど、発生に重要な化合物がHFD群で低下していることを見出した。以上より、HFD投与により変化する卵内の因子が明らかになり、発生異常を引き起こすメカニズムを理解する上でのプラットフォームが得られた。

在这项研究中，我们的目标是利用青鳉鱼（一种优秀的基因组科学模式生物）来阐明父母高脂肪饮食会给生殖细胞和下一代带来哪些变化。到2021年，与对照组（对照饮食：CD）相比，母体HFD组的受精率和正常发育率将会降低，并且囊胚中转录/翻译相关基因的表达将会降低。此外，在母亲体内，发现垂体中促卵泡激素（FSH）的表达增加，而肝脏中蛋黄蛋白基因的表达减少。 2022年，我们对因服用HFD而发生的蛋黄成分变化进行了详细分析。首先，为了查明母体RNA谱是否会因HFD给药而发生变化，我们在排卵后和受精前从母体中提取成熟卵子并进行RNA-seq。他们发现，在HFD组中，与代谢和内质网应激相关的基因表达增加，而组织蛋白酶（一种参与蛋黄蛋白分解的基因）表达减少。接下来，我们对成熟卵子进行了代谢组学分析，以确定卵子中因 HFD 给药而发生变化的代谢物。对水溶性代谢物的分析表明，尿素循环中的代谢物和糖原分解产物葡萄糖1-磷酸减少，为胚胎发育提供能量来源的蛋黄减少。有人建议可以减少蛋白质/糖原的降解。此外，对脂溶性代谢物的分析发现，对于发育重要的化合物，如维生素 A、E 和 DHA，在 HFD 组中有所减少。上述结果揭示了卵子内因 HFD 给药而改变的因素，为理解导致发育异常的机制提供了一个平台。