卵子染色体の正常性維持におけるヒストン修飾の新たな役割を解明~ヒストン修飾H3K4me3は卵染色体や紡錘体の安定性を制御する~

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2025-06-09 九州大学

九州大学農学研究院の宮本圭教授らの研究グループは、ヒストン修飾「H3K4me3」がマウス卵子の染色体や紡錘体の安定性を制御し、正常な胚発生に不可欠であることを明らかにしました。従来、H3K4me3は転写活性化に関与することで知られていましたが、転写の起こらない成熟卵子でも多く存在し、その機能は不明でした。本研究では、H3K4me3が染色体の皮質側に偏在し、その除去により紡錘体が不安定化し発生能力が低下することを確認。老化卵子でのH3K4me3減少も報告され、不妊治療や流産予防への応用が期待されます。成果は「Journal of Biological Chemistry」に掲載されました。

卵子染色体の正常性維持におけるヒストン修飾の新たな役割を解明~ヒストン修飾H3K4me3は卵染色体や紡錘体の安定性を制御する~
図1 本研究の概要図 本研究に関わる背景と主な実験結果を示す

<関連情報>

マウス卵母細胞中期II期におけるH3K4me3の特性解析 Characterization of H3K4me3 in mouse oocytes at the metaphase II stage

Atsushi Takasu ∙ Toshiaki Hino ∙ Osamu Takenouchi ∙ … ∙ Kazuya Matsumoto ∙ Tomoya S. Kitajima ∙ Kei Miyamoto
Journal of Biological Chemistry  Published:May 29, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jbc.2025.110308

Abstract

Central functions of histone modifications in germ cell and embryonic development have been documented. Accumulating evidence suggests that oocytes possess unique profiles of histone modifications, among which histone H3 lysine 4 trimethylation (H3K4me3) is broadly spread on the mouse oocyte chromosomes at the metaphase II (MII) stage, unlike later embryonic stages. However, the characteristics and developmental roles of H3K4me3 on MII chromosomes are unclear. Here, we discovered that H3K4me3 was abundantly localized on some of the MII oocyte chromosomes facing the cortical side. Using multicolor FISH and CRISPR-Sirius-based labeling of chromosomes, we revealed that the X chromosome tended to be localized at the cortical side with strong H3K4me3 signals. Anchoring oocyte chromosomes to the cortex may play a role in the asymmetric H3K4me3 distribution. Furthermore, we found that the forced removal of H3K4me3 through the overexpression of a specific lysine demethylase in MII oocytes resulted in abnormal chromosome-spindle structure and impaired preimplantation development after in vitro fertilization. These findings highlight the developmental function of H3K4me3 in transcriptionally-silent MII oocytes.

細胞遺伝子工学
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