Chaetocinは、エピジェネティックリプログラミングとオートファジー活性を高めることにより、豚のクローニング効率を向上させます

Chaetocin Improves Pig Cloning Efficiency by Enhancing Epigenetic Reprogramming and Autophagic Activity.

• Pil-Soo Jeong
• Bo-Woong Sim
• Soo-Hyun Park
• Min Ju Kim
• Hyo-Gu Kang
• Tsevelmaa Nanjidsuren
• Sanghoon Lee
• Bong-Seok Song
• Deog-Bon Koo
• Sun-Uk Kim

抄録

効率的なエピジェネティックリプログラミングは、哺乳類体細胞核移植（SCNT）胚のin vitroでの発生に不可欠である。ヒストンH3リジン9トリメチル化（H3K9me3）の異常なレベルは、エピジェネティックな障壁となっている。本研究では、H3K9me3特異的メチルトランスフェラーゼ阻害剤であるチェトシンが、ブタのSCNT胚のエピジェネティックなリプログラミングと発生能力に及ぼす影響を評価した。その結果、SCNT胚は体外受精胚と比較して、前核期、2細胞期、4細胞期でH3K9me3の発現量に異常が認められ、また、H3K9me3特異的なメチル化酵素阻害剤であるH3K9me3の発現量も異常であった。さらに、H3K9me3特異的メチル化酵素（および）とDNAメチル化酵素（および）の発現量は、SCNT胚の方が高かった。活性化後 24 時間、0.5 nM のチェトシンを投与すると、SCNT 胚の発生能力は、切断率、胚盤胞形成率、孵化率、細胞数、多能性関連遺伝子の発現、および細胞生存率の点で有意に増加した。特に、チェトシンは、H3K9me3と5-メチルシトシンのレベルを低下させ、H3K9me3特異的メチル化酵素とDNAメチル化酵素の異常発現を回復させることで、エピジェネティックなリプログラミングを促進した。また、チェイトシンはオートファジー活性を誘導し、前核期と二細胞期の胚において母体のmRNAレベルを有意に低下させた。これらの結果から、チェトシンは、エピジェネティックなリプログラミングとオートファジー活性を調節することで、ブタのSCNT胚の発生能力を向上させることが明らかになり、バイオメディカル研究のためのトランスジェニックブタの生産を強化するために使用することができます。

Efficient epigenetic reprogramming is crucial for the in vitro development of mammalian somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos. The aberrant levels of histone H3 lysine 9 trimethylation (H3K9me3) is an epigenetic barrier. In this study, we evaluated the effects of chaetocin, an H3K9me3-specific methyltransferase inhibitor, on the epigenetic reprogramming and developmental competence of porcine SCNT embryos. The SCNT embryos showed abnormal levels of H3K9me3 at the pronuclear, two-cell, and four-cell stages compared to in vitro fertilized embryos. Moreover, the expression levels of H3K9me3-specific methyltransferases ( and ) and DNA methyltransferases (, , and ) were higher in SCNT embryos. Treatment with 0.5 nM chaetocin for 24 h after activation significantly increased the developmental competence of SCNT embryos in terms of the cleavage rate, blastocyst formation rate, hatching rate, cell number, expression of pluripotency-related genes, and cell survival rate. In particular, chaetocin enhanced epigenetic reprogramming by reducing the H3K9me3 and 5-methylcytosine levels and restoring the abnormal expression of H3K9me3-specific methyltransferases and DNA methyltransferases. Chaetocin induced autophagic activity, leading to a significant reduction in maternal mRNA levels in embryos at the pronuclear and two-cell stages. These findings revealed that chaetocin enhanced the developmental competence of porcine SCNT embryos by regulating epigenetic reprogramming and autophagic activity and so could be used to enhance the production of transgenic pigs for biomedical research.