マウス初期胚発生におけるminor ZGAの生物学的な役割

抄録

【目的】受精後の最初期に生じる遺伝子発現はzygotic gene activation（ZGA）と呼ばれている。マウスにおいてはまず1細胞期のS期にminor ZGAと呼ばれる遺伝子発現が生じ，この発現パターンは2細胞期のG1期まで維持される。その後，2細胞期のS期の進行に伴いminor ZGAとは大きく発現パターンが異なるmajor ZGAと呼ばれる遺伝子発現が生じる。これまでにmajor ZGAの特徴およびその機能については詳細に調べられているが，minor ZGAについては十分に明らかにされていない。そこで，受精後の最初の遺伝子発現であるminor ZGAの胚発生における役割を明らかにすることを目的として研究を行った。【方法】minor ZGAが開始される前に，RNA polymerase II（Pol II）のリン酸化酵素を可逆的に阻害する，5,6-dichloro-1-β- ribofuranosyl-benzimidazole（DRB）を培地に添加し，その後major ZGAが生じる2細胞期のS期にDRBを培地から除去し，転写を再活性化させた。これによりminor ZGAのみを時期特異的に阻害した。この条件下で胚発生を観察し，さらにRNAシーケンス解析によりDRB処理胚と未処理胚の遺伝子発現パターンを比較した。【結果】通常の胚は受精後96時間で95%が胚盤胞に到達するのに対し，DRB処理した胚では僅か7%しか胚盤胞に到達せず，65%の胚が2細胞期胚で発生を停止していた。さらに胚発生が停止した原因を究明するために，RNAシーケンス解析によりDRB処理した2細胞期胚と未処理の2細胞期胚の遺伝子発現パターンを比較したところ，本来2細胞期で発現が大幅に上昇するはずの，M期の進行に必要な3つの遺伝子が抑制されていた。これらの結果によりminor ZGAは胚発生の進行に必須なmajor ZGAを引き起こす役割があることが明らかになった。