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

基本信息

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

项目摘要

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，全能性被定义为从单个细胞发育个体发育的能力，是仅卵细胞才具有的特殊性质。据认为，受精时发生合子基因激活（ZGA），从而产生全能性。在ZGA中，受精后，超过1000个基因位点的启动子区域发生DNA去甲基化并且基因被激活，但是这种DNA去甲基化/基因激活是如何定位于特定基因位点的？目前尚不清楚这种情况是否受到控制从而发生。申请人之前曾报道过，从基因启动子区域的反义链转录而来的长链非编码RNA（pancRNA）“特异性地使其自身模板区域的DNA去甲基化，并且有报道称，”激活基因转录”。因此，我们关注该pancRNA的序列特异性，并假设“pancRNA有助于ZGA中的基因激活”并继续我们的研究。当我们进行早期小鼠胚胎 RNA-seq 时，我们鉴定了超过 1000 个在受精前后表达的 pancRNA。根据使用siRNA显微注射对pancRNA进行功能分析的结果，我们发现pancRNA在受精后通过局部DNA去甲基化有助于基因激活。此外，当我们分析pancRNA在早期发育过程中是否具有生理功能时，我们发现pancIl17d的敲除会导致个体发育障碍并导致细胞失去多能性。这表明长链ncRNA具有对小鼠早期发育至关重要的生理功能。这一发现在一篇论文中进行了总结和报告（Hamazaki 等人，Development，2015）。