マウスにおける選択的X染色体不活性化の研究

小鼠X染色体选择性失活的研究

基本信息

批准号：
02J00122
负责人：
岡本郁弘
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

マウスの雌では、発生初期に2本のX染色体の一方が不活性化し、雄との間に生じたX連鎖遺伝子量を補正する。胚体組織では父親由来のX染色体(X^P)と母親由来のX染色体(X^M)が任意に不活性化するのに対して、胚体外組織ではX^Pが選択的に不活性化される。本研究では、この選択的不活性化に関与する刷り込みを解析することを目的としている。一昨年度、申請者は受精卵間の前核置換により作製した雄核発生胚を用いた実験から、X^Mが胚体外組織で不活性化を免れるようなゲノム刷り込みを受けていることを示した。胚体組織と胚体外組織は、もともと同一起源であることから、最初に選択的な不活性化を引き起こす刷り込み(インプリィンティング)が存在し、胚体組織に分化した細胞では、その刷り込みが消失もしくは無効化された結果、ランダムな不活性化が起こると考えられる。近年、クロマチンを構成するヒストン蛋白質中の特定のアミノ酸残基の修飾がクロマチン高次構造の制御を介したエビジェネティックスの中心的役割を担うことが判りつつある。実際、不活性Xに関しては、ヒストンH3N末端の9番目のリジン残基が高メチル化で低アセチル状態であり、4番目のリジン残基が低メチル化状態であることが判明している。本年度は、マウス着床前雌胚を用いて、不活性化開始に必須の遺伝子Xist RNAドメインに於けるヒストンH3N末端の4番目のリジン残基のメチル化と9番目のリジン残基に於けるアセチル化を解析した。その結果、まだ、Xistは発現しているが、不活性化していない16細胞期から一部の割球で4番目のリジン残基の低メチル化と9番目のリジン残基の低アセチル化が開始している事を見いだした。これらのことから、不活性化開始以前に、X染色体のクロマチン構造は変化を開始している可能性が示唆された。本研究は、フランス、パリにあるキュリー研究所、Edith Heard博士の研究室で行った。

在雌性小鼠中，两条 X 染色体之一在发育早期变得不活跃，以补偿它们与雄性之间出现的 X 连锁基因的数量。在胚胎组织中，父本X染色体（X^P）和母本X染色体（X^M）被任意失活，而在胚胎外组织中，X^P被选择性地转化为失活。本研究的目的是分析这种选择性失活所涉及的印记。两年前，申请人利用受精卵间原核置换产生的雄激素胚胎进行了实验，发现X^M已经经历了基因组印记，阻止其在胚胎外组织中失活。由于胚胎组织和胚胎外组织本来具有相同的起源，因此存在最初导致选择性失活的印记，并且在分化为胚胎组织的细胞中，这种印记被认为是由于印记的消失或失效而发生随机失活。近年来，人们已经清楚，构成染色质的组蛋白中特定氨基酸残基的修饰通过控制染色质高级结构在表观遗传学中发挥着核心作用。事实上，对于非活性X，已发现组蛋白H3 N末端的第9个赖氨酸残基是高甲基化和低乙酰化的，第4个赖氨酸残基是低甲基化的。今年，我们使用小鼠植入前雌性胚胎的乙酰化研究了 Xist RNA 结构域中组蛋白 H3 N 末端的第 4 个赖氨酸残基和第 9 个赖氨酸残基的甲基化，该基因是失活启动所必需的基因。结果，我发现 Xist 仍然表达但未失活的 16 细胞阶段的一些卵裂球显示出第 4 个赖氨酸残基的低甲基化和第 9 个赖氨酸残基的低乙酰化。这些结果表明，X 染色体的染色质结构可能在失活开始之前就开始改变。这项研究是在法国巴黎居里研究所的 Edith Heard 博士的实验室中进行的。