マウス胚発生では、分化全能性を備える２細胞期胚特異的にMERVLと呼ばれる哺乳類進化過程に感染したレトロウイルス由来のレトロトランスポゾンが発現する。また、マウスES細胞培養において約１％の割合でMERVLを発現する２細胞期様細胞が出現し、この細胞が全能性を持つことが示唆されている。しかし、発生過程および２細胞期様細胞においてMERVLがどのように全能性制御に関与するのかについてはわかっていない。ゲノム中に数千コピー存在するMERVLの２細胞期胚における一過的な発現は、広範な領域でのクロマチンリモデリングを介した網羅的かつ協調的な遺伝子発現変動を誘起すると考えられる。そこで本研究では、マウス２細胞期様細胞において核内に留まるMERVL RNAが、ゲノム高次構造の変化を介して２細胞期様細胞特異的遺伝子の発現を制御するかどうかを検証した。Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP) 法を用いて、MERVL RNAがどのようなゲノム領域に局在化するか調べた結果、MERVLコード領域のクロマチンが単離された。このことは、新生MERVL RNAが転写後速やかに核外移行せず、転写領域に繋留されることを示唆する。また、MERVLコード領域以外のクロマチン部位も複数同定されており、MERVL RNAが核内non-coding RNAとしてトランスに特定のゲノム領域に作用することが示唆された。今後はMERVL RNAと相互作用するタンパク質を同定し、MERVL RNAがクロマチンリモデリングを介したゲノム構造制御に関与するかどうかを明らかにする。また、核内MERVL RNAの機能を明らかにするためにアンチセンスオリゴを用いたノックダウンを行った。MERVL RNAを標的とするアンチセンスオリゴを複数作製し、マウスES細胞と受精卵に導入することで、MERVL発現を抑制できることを確かめた。機能阻害実験の結果、MERVLをノックダウンしたES細胞では、２細胞期様細胞からES細胞への転換が異常となることがわかった。
In mouse embryogenesis, a retrotransposon derived from a retrovirus infected during mammalian evolution, called MERVL, is expressed specifically in 2-cell stage embryos. In addition, 2-cell stage-like cells expressing MERVL appear in about 1% of mouse ES cell cultures, which indicates that these cells are totipotent. However, it is not known how MERVL is involved in the regulation of totipotency during development and in 2 cell-like cells. Transient expression of thousands of copies of MERVL in the genome in 2-cell stage embryos may result in comprehensive and coordinated gene expression changes via chromatin remodeling in a wide range of regions. In this study, we tested whether nuclear-resident MERVL RNA regulates the expression of 2 cell-like cell-specific genes through changes in genomic higher-order structure in mouse 2 cell-like cells. We used the Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP) method to determine which genomic regions MERVL RNA localizes to and identified chromatin in the MERVL coding region. The chromatin of the MERVL encoded region was isolated, suggesting that the nascent MERVL RNA is not rapidly translocated out of the nucleus after transcription, but is retained in the transcribed region. In addition, several chromatin sites other than the MERVL coding region were also identified, suggesting that MERVL RNA acts on specific genomic regions in trans as nuclear non-coding RNA. In the future, we will identify proteins that interact with MERVL RNA to clarify whether MERVL RNA is involved in the regulation of genome structure through chromatin remodeling. To elucidate the function of MERVL RNA in the nucleus, we performed knockdown experiments using antisense oligos and confirmed that MERVL expression can be suppressed by introducing several antisense oligos targeting MERVL RNA into mouse ES cells and fertilized eggs. The results of knockdown experiments showed that the transition from 2 cell-like cells to ES cells was impaired in MERVL knockdown ES cells.