動物の初期胚における遺伝子発現と細胞分裂の同期機構の解析

早期动物胚胎基因表达与细胞分裂同步机制分析

基本信息

批准号：
15J01153
负责人：
池田達郎
金额：
$ 1.47万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度におこなった初期胚におけるRNAポリメラーゼII（Pol II）に対する抗体を用いたChIP-seqの情報解析手法を見直した。その結果、8細胞期から44個、16細胞期から195個の遺伝子が転写を開始すると評価された。今回の結果から新たに初期胚で転写されると予想された遺伝子は、実際に逆転写-定量PCR法により転写産物の増加を検出することができた。これら最初期に転写が開始される遺伝子の71%は、転写開始以前の発生段階で転写開始点付近にPol IIが結合して停止していた。このような動態の観察は他の動物の胚性の転写開始以前では観察されておらず、異なる動物間では胚性の転写開始期にPol IIをリクルートする機構に違いがあることを示唆している。また昨年度に、転写抑制因子Prdm1-r.a（BZ1）、Prmd1-r.b（BZ2）およびHes.aの同時機能阻害胚では、脳の系譜で異所的に転写因子Brachyuryが発現し脊索の発生プログラムが活性化してしまうことを見出した。Prdm1-r.a、Prdm1-r.bおよびHes.aは転写因子Foxa.aとZic-r.bの発現を時間的に調節しており、この時間的な調節が機能しなくなるとFoxa.aとZic-r.bが予定脳細胞細胞で同時に発現してしまい（脊索の系譜で見られる調節）、このような異所的なBrachyuryの活性化につながることがわかった。本年度は上記の同時機能阻害胚で脊索の分化マーカー遺伝子が実際に脳の系譜で異所発現していることを確認した。また、脳の初期マーカー遺伝子の発現は消失していないことを見出した。さらにFoxa.aとFgfシグナリングがPrdm1-r.aの発現を32細胞期に活性化していることを明らかにした。こうして、脳と脊索の発生運命の決め分けに働くFoxa.aとZic-r.bの発現の時間的な調節の巧妙な仕組みが明らかとなった。これらの成果を筆頭著者として論文にまとめDevelopment誌に発表した。

我们回顾了去年在早期胚胎中使用抗 RNA 聚合酶 II (Pol II) 的抗体进行 ChIP-seq 的信息分析方法。结果，估计有44个基因在8细胞阶段开始转录，195个基因在16细胞阶段开始转录。根据我们的结果，我们能够使用逆转录定量 PCR 实际检测到预测在早期胚胎中新转录的基因转录本的增加。对于在最早阶段开始转录的这些基因中的 71%，Pol II 与转录起始位点结合，并在转录开始前的发育阶段停止。在其他动物的胚胎转录起始之前尚未观察到这种动态，这表明不同动物在胚胎转录起始期间招募 Pol II 的机制存在差异。此外，去年，我们发现在转录抑制因子 Prdm1-r.a (BZ1)、Prmd1-r.b (BZ2) 和 Hes.a 同时功能抑制的胚胎中，转录因子 Brachyury 在脑谱系中异位表达，我发现脊索的发育程序被激活了。 Prdm1-r.a、Prdm1-r.b 和 Hes.a 暂时调节转录因子 Foxa.a 和 Zic-r.b 的表达，当这种时间调节停止发挥作用时，Foxa.a 和 Zic-r.b 我们发现它同时表达于假定的脑细胞（在脊索谱系中看到的一种调节），导致 Brachyury 的异位激活。今年，我们证实脊索分化标记基因实际上在上述共抑制胚胎的脑谱系中异位表达。他们还发现大脑中早期标记基因的表达并没有消失。此外，我们发现 Foxa.a 和 Fgf 信号在 32 细胞阶段激活 Prdm1-r.a 表达。这揭示了 Foxa.a 和 Zic-r.b 表达的时间调节的复杂机制，它决定了大脑和脊索的发育命运。作为第一作者，我将这些成果整理成一篇论文，发表在《Development》杂志上。