命の始まりは父母ゲノムの「別居」から -父母ゲノム間の競合が受精卵の発生を助ける-

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2024-04-30 理化学研究所,神戸大学,九州大学,科学技術振興機構

理化学研究所、神戸大学、九州大学らの研究チームは、受精卵において父母ゲノムが別々の前核として「別居」することが正常な胚発生に重要であることを解明した。マウスで父母ゲノムを一つの前核にまとめると核が過大化し、ヒストン修飾が低下して発生能力も低下した。一方、通常のように二つの前核が存在すると、細胞質中の限られた因子を巡る競合により核サイズが適切に制御され、ヒストン修飾が維持されることが判明した。この「競合」が発生を支える仕組みであり、前核分離は単なる構造ではなく発生制御に本質的役割を持つことを示した。不妊治療における受精卵評価の理解にも貢献が期待される。

命の始まりは父母ゲノムの「別居」から -父母ゲノム間の競合が受精卵の発生を助ける-
父母ゲノム別居による胚発生制御

<関連情報>

接合子内の別々の親前核間の細胞質競合 Cytoplasmic competition between separate parental pronuclei in zygotes

Hirohisa Kyogoku,Mitsusuke Tarama,Masahiro Matsuwaka,Tappei Mishina,Akihito Harada,Reiko Nakagawa,Mami Kumon,Yoshihiro Shimizu,Yasuyuki Ohkawa,Tatsuo Shibata,Azusa Inoue & Tomoya S. Kitajima
Nature  Published:29 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10417-7

Abstract

Embryogenesis begins with a zygote—a single cell with two pronuclei that separately enclose maternal and paternal chromosomes. The functional significance of the separation of parental chromosomes into distinct pronuclei remains unexplored, despite the fact that one-pronuclear biparental zygotes are used clinically1,2,3. Here, using a combination of mouse zygote manipulation, quantitative imaging and theoretical approaches, we show a cytoplasm-mediated competition mechanism between separate parental pronuclei that ensures developmental potential. This mechanism limits pronuclear volume and prevents epigenetic mark dysregulation, including loss of trimethylated histones. One-pronuclear biparental zygotes lack this mechanism, resulting in a reduced rate of development to term. This low developmental potential can be partially rescued by competition-based or drug-based restoration of epigenetic marks. This study provides a spatial mechanism linking fertilization to the establishment of the full developmental potential for the next generation, highlighting caveats in clinical use of one-pronuclear biparental zygotes.

細胞遺伝子工学
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