応用生物科学専攻 生殖生物学分野/京都大学農学研究科

生殖生物学分野

生殖細胞の発生生物学と発生工学

哺乳動物の受精卵は当初はすべての割球が個体へと発生する能力(全能性)をもっているが、発生が進むとその能力が失われる。受精による全能性の獲得と細胞の分化がどのように制御されているかをエピジェネティクスの観点から研究している。また、受精卵期の環境が胎仔の発育や個体の成長に影響を及ぼす背景としてのエピゲノムの解析に取り組んでいる。

哺乳動物卵子の発生と分化

実験動物ならびに家畜の卵母細胞の成熟や受精後の発生機構を分子レベルで解明することを目的としている。精子と卵子は遺伝子発現を完全に停止した状態で受精する。受精後しばらくすると最初の遺伝子発現が始まるが、この遺伝子発現のことを胚性ゲノムの活性化と呼んでいる。この遺伝子発現がどのようなメカニズムで制御されているかは良く分かっていないが、近年この遺伝子発現制御にエピジェネティックな要因が大きく関わっていることが明らかになってきた。受精卵の遺伝子発現制御に関わるメカニズムを解析することによって、究極に分化した精子や卵子の核が全能性を持った受精卵の核へと変化していくリプログラムの過程、さらには受精卵から胎子へとさまざまな細胞へと分化する過程を明らかにすることで、生命の始まりについて理解を深める。

(画像は、マウスの受精卵:受精後4日目の胚盤胞期胚)

受精卵

卵母細胞特異的遺伝子

当研究室で新規に発見されたOog1という卵母細胞特異的遺伝子は雌胎子の生殖細胞で発現を開始して、減数分裂の終了と同時に発現を停止するが、その機能はいまだに明らかになっていない。減数分裂は生殖細胞に特異的な分裂様式であり、この時期に卵子で発現し、細胞質に蓄えられる物質は受精後の発生にとっても非常に重要な役割を持っている。そこでこの遺伝子がどのような役割を持っているかを、CRISPR/Cas9システムを用いたノックアウトマウスを作製して解析を行っている。

(画像は、Oog1プロモーターの制御下で光る受精卵と精子細胞)

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初期胚発生期の環境の長期影響

乳肉生産の高度化、気候変動や異常気象、生殖補助技術の適用等により、家畜の初期胚を取り巻く環境は多様化、複雑化している。初期胚という発生の極めて初期の段階の環境が、初期胚発生のみならず胎子発育、出生後の成長、行動、健康、疾病にも影響するという現象が明らかになっており、この現象にもエピジェネティックスが関与している。哺乳動物の初期胚を取り巻く環境のエピジェネティックスを介した長期影響を明らかにし、家畜や実験動物をはじめとする哺乳動物の胚生産、さらには健康や有用形質の促進に応用することを目指している。

(画像は、黒毛和牛の母子とメチル化DNAを染色したウシ初期胚)

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キーワード

哺乳動物、家畜、生殖細胞、卵成熟、卵形成、精子成熟、精子形成、受精、体外受精、体外培養、初期発生、
胚性ゲノムの活性化、エピジェネティクス、リプログラミング、細胞分化、遺伝子組換え動物

教 授 : 南 直治郎
准教授 : 池田 俊太郎
TEL:075-753-6057
E-mail:oog1nao@kyoto-u.ac.jp
URL:http://www.reprod.kais.kyoto-u.ac.jp/