中期胞胚遷移におけるクロマチン－核膜結合機構の転換と遺伝子発現制御

囊胚中期转变过程中染色质-核膜结合机制的转变及基因表达的调控

基本信息

批准号：
17J06627
负责人：
小田春佳
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06627/
关键词：
核アクチン ZGA ゼブラフィッシュ

项目摘要

多くの動物の受精直後の胚の細胞は、転写が抑制されたまま同調した細胞分裂を繰り返し、細胞数が一定に達すると遺伝子の転写が活性化され（ZGA: zygotic genome activation）、細胞の分化が開始する。私はこれまで、初期胚細胞の核の構造と機能に関わる分子に着目して研究を行い、アフリカツメガエルとゼブラフィッシュにおいて、ZGA以前の胚の核にアクチンが高密度にすることを明らかにした。初期胚の核アクチンは、クロマチン高次構造の構築や転写制御に関与すると予測し、ゼブラフィッシュ初期胚において核アクチンの重合状態や量を操作したが、ヒストン修飾状態や転写状態の変化は観察されなかった。そこで当該年度は、核アクチンが核内の分子の流動性に影響を及ぼすかを検証した。光刺激によって蛍光を発するタンパク質PA-GFP（photoactivatable GFP）を用いて、光刺激後の蛍光の拡散を計測したところ、ZGA以前の核内では、PA-GFPの拡散は非常に速く、ZGA以降は遅くなった。このことから初期胚の核内では、重合と脱重合を活発に行うアクチンにより、分子の流動性が高い可能性がある。次に、核膜崩壊前後における核アクチンの挙動を高い時間分解能で解析したところ核膜崩壊直後から分裂中期に至るまで、クロマチン周囲には発達したアクチンメッシュワークが存在することが示された。卵母細胞の巨大な核である卵核胞が崩壊するとアクチンメッシュワークが卵核胞領域内で発達し、染色体をとらえるとともに、このメッシュワークが細胞皮層へ向かって収縮していくことで、染色体を細胞皮層直下に移動させることが報告されている（Mori et al., Curr. Biol., 21, 606, 2011）。このことと併せて考えると、ゼブラフィッシュ初期胚で観察された核アクチンの挙動は、染色体の整列を促進する可能性がある。

在许多动物中，受精后立即胚细胞在抑制转录时反复与转录同步分裂，当细胞数量达到一定水平时，激活基因的转录（ZGA），细胞分化开始。我先前已经进行了研究，重点是与早期生殖细胞核的结构和功能有关的分子，并揭示肌动蛋白在Xenopus和斑马鱼中ZGA之前的胚胎核中是高密度。我们预测，早期胚胎中的核肌动蛋白将参与染色质高阶结构和转录调节的构建，尽管在斑马鱼早期的胚胎胚胎中操纵了聚合状态和核肌动蛋白的量，但没有观察到组蛋白修饰或转录状态的变化。因此，今年，我们研究了核肌动蛋白是否影响细胞核内分子的流动性。当使用蛋白质PA-GFP（光活化GFP）测量光刺激后荧光的扩散，该蛋白质在光刺激下发出荧光时，PA-GFP的扩散在ZGA前的细胞核中和ZGA之后的后期非常快。因此，由于肌动蛋白会积极接受聚合和解聚化，因此早期胚胎核的分子流动性可能很高。接下来，分析核肌动蛋白在具有高时间分辨率的核肌动蛋白之前和之后的行为表明，从核崩解后直到中期到中期，围绕染色质的肌动蛋白网格发达了肌动蛋白网。据报道，当卵母细胞的巨型卵母细胞崩溃时，肌动蛋白网格工作会在卵母细胞区域内发展，捕获染色体，并且当该网状工作朝向细胞皮层时，它会移动染色体，将染色体移动在细胞皮质下方的下方（Mori et al。结合使用，在早期斑马鱼胚胎中观察到的核肌动蛋白的行为可能会促进染色体比对。