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

非编码RNA表观基因组调控安全哺乳动物受精卵的分子基础

• 批准号: 13J00954
• 负责人: 濵崎 伸彦
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00954/
• 关键词: lncRNA; 全能性; 多能性; 胚発生; マウス; エピジェネティクス; 胚性遺伝子活性化; DNAメチル化; ncRNA; マウス初期発生; lncRNA; 全能性; 多能性; 胚発生; マウス; エピジェネティクス; 胚性遺伝子活性化; DNAメチル化; ncRNA; マウス初期発生

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)。

在哺乳动物中，将单一细胞定义为单个细胞的致癌能力的溶性是只有卵细胞才具有的特殊特性。被认为可以激活胚胎基因（ZGA）并发挥全能性。在ZGA中，受精后，超过一千个基因座的启动子区域是DNA脱甲基化并激活了基因，但是目前尚不清楚该DNA脱甲基化/基因激活如何控制在特定基因座的局部发生。申请人先前已经报道说，从基因启动子区域的反义链中转录的长链非编码RNA（Pancrna）“将DNA特异性地将DNA脱离了其自身的模板区域，并激活了附近基因的转录”。因此，着眼于该pancrna的序列特异性，我们假设“ pancrna有助于ZGA中的基因激活”，并进行了我们的研究。进行了早期的小鼠胚胎RNA-seq，并在鉴定出受精之前和之后表达了超过1,000多个胰腺。 siRNA显微注射对胰腺的功能分析结果表明，胰腺受精后通过局部DNA脱甲基化有助于基因激活。此外，当pancrnas在早期发育过程中具有生理功能时，他们发现，当pancrnas被击倒pancil17d时，就会发生个体疾病，从而导致细胞的多功能性丧失。也就是说，这表明长链NCRNA具有对小鼠早期发育至关重要的生理功能。总结了这一发现并报告为论文（Hamazaki等，Development，2015）。