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【研究成果】ウニの発生における遺伝子の核内局在と発現の関連性を解明

本研究成果のポイント

  • ウニを実験材料として初めて、細胞核内における遺伝子の空間的局在とその胚の発生・成長にともなうダイナミックな変化を明らかにしました。
  • 動物の個体発生をモデルとし、生物学を主たる専門とする実験系研究者と数理科学系研究者の緊密な連携により進められた融合研究の成果です。

概要

広島大学大学院理学研究科 数理分子生命理学専攻の坂本尚昭准教授と粟津暁紀准教授らの研究グループは、ウニの成長にともなう核内構造の変化を解析し、発生過程で発現する初期型ヒストン遺伝子が、発現の活発な桑実胚期に核の内側に局在し、異なる染色体上のヒストン遺伝子どうしが高頻度に相互作用することを明らかにしました。

ウニの発生に関与する遺伝子の研究では、各遺伝子の役割とその発現を調節するネットワークを中心に解析が進められていましたが、その遺伝子を含む核の構造と遺伝子発現との関連については解析されていませんでした。今回、ウニの発生を研究する実験系研究者と数理科学系研究者の緊密な連携により、ウニの初期型ヒストン遺伝子が発現の活発な桑実胚期前後の間だけ核の内側に局在し相互作用すること、この相互作用が遺伝子の発現とよく相関することを見出しました。これは、遺伝子の核内での局在とその発生に伴うダイナミックな変化をウニで示した初めての成果であり、ウニの発生の分子メカニズムをさらに理解する上で重要な一歩となるものです。

本研究成果は、英国の科学雑誌「Journal of Cell Science」に2017年12月15日に掲載され、この号の「In This Issue」にも取り上げられました。

図. 初期型ヒストン遺伝子の3D-FISH解析
初期型ヒストン遺伝子の発現が活発な桑実胚では、遺伝子の位置を示すスポットが核の内側に局在しており、互いに相互作用するために1〜4個のスポットとして観察されました。しかし、発生が進んで遺伝子が不活性化されるにしたがって、遺伝子のスポットは核の周辺部に移動し、4個の別々なスポットして観察されるようになりました。

坂本 尚昭 准教授からのコメント

今回の成果により、ウニの発生と遺伝子・染色体動態との関連について研究する第一歩を踏み出せたと思います。今後さらに解析を進め、「多細胞動物の発生」を担う遺伝子のダイナミックな制御機構を明らかにし、発生の全体像を理解できるようになればと思います。

論文情報

  • 掲載雑誌:Journal of Cell Science
  • 論文題目:Dynamic changes in the interchromosomal interaction of early histone gene loci during early development of sea urchin.
  • 著者:Masaya Matsushita*, Hiroshi Ochiai, Ken-ichi T Suzuki, Sayaka Hayashi, Takashi Yamamoto, Akinori Awazu, Naoaki Sakamoto# (*筆頭著者、#責任著者)
  • doi:10.1242/jcs.206862
【お問い合わせ先】
広島大学大学院院理学研究科 数理分子生命理学専攻
准教授 坂本 尚昭

TEL: 082-424-7447
FAX: 082-424-7327
E-mail: naosaka*hiroshima-u.ac.jp (*は半角@に置き換えてください)


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