－父母ゲノム間の競合が受精卵の発生を助ける－
医学研究院
原田 哲仁 教授
概要
理化学研究所（理研）生命機能科学研究センター染色体分配研究チームの京極博久客員研究員（神戸大学大学院農学研究科准教授）、北島智也チームディレクター、フィジカルバイオロジー研究チームの柴田達夫チームディレクター、無細胞タンパク質合成研究チームの清水義宏チームディレクター、生命医科学研究センター疾患エピゲノム遺伝研究チームの井上梓チームディレクター、九州大学大学院医学研究院の原田哲仁教授らの共同研究グループは、受精卵[1]において母と父のゲノム[2]が二つの前核[3]に分かれて「別居」することが、その後の正常な胚発生に重要であることを発見しました。
本研究成果は、生命の最初期における発生の仕組みの理解を深めるとともに、不妊治療における受精卵の発生能力の理解に貢献すると期待されます。
哺乳類の受精卵では、雌性前核と雄性前核という二つの核が形成され、母親由来と父親由来のゲノムが最初の細胞分裂まで別々に保持されます。しかし、父母ゲノムが離れて存在する生物学的意義は明らかではありませんでした。
共同研究グループはマウスを用いて、父母ゲノムを人工的に一つの前核にまとめた受精卵を作製しました。この父母同居型の前核はサイズが巨大化する一方で、ゲノムのヒストン修飾[4]レベルが全体的に低下し、その後の胚発生能力も低下することが分かりました。さらに前核のサイズを制御する因子は細胞質中に存在し、二つの前核はこの因子を奪い合うことでお互いの部屋をコンパクトに抑え、自身のヒストン修飾を維持しやすくすることが明らかになりました。
本研究は、科学雑誌『Nature』オンライン版（4月29日付：日本時間4月30日）に掲載されました。
補足説明
[1] 受精卵
卵子と精子が受精して形成される、発生の最初の細胞である。哺乳類では受精直後、母親由来と父親由来のゲノム（[2]参照）はそれぞれ別々の核（前核（[3]参照））に収納される。この二つの前核は、最初の細胞分裂の直前まで分かれた状態で存在する。
[2] ゲノム
生物の染色体に含まれる全遺伝情報。物質的実体であるゲノムDNAは、真核細胞ではヒストンタンパク質などと結合した染色体として存在する。
[3] 前核
受精により精子が卵子に入ると、卵子の中に卵子由来の核と精子由来の核の二つが観察される。これらを前核と呼ぶ。
[4] ヒストン修飾
DNAはヒストンというタンパク質に巻き付いて核内に収納されている。ヒストンに化学修飾が付加されることで、遺伝子の働きやクロマチンの状態が調節される。この修飾状態は、初期胚発生における遺伝子発現制御に重要な役割を持つ。
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