細胞核の新たな機能を発見

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所の田中 真仁 助教、島本 勇太 准教授、九州大学 大学院農学研究院の宮本 圭 教授らの研究グループは、マウス初期胚（はい）の発生過程において核が一時的に軟らかくなり、この軟らかさが発生に不可欠な胚性ゲノム活性化（ZGA；Zygotic Gene Activation）に重要であることを明らかにしました。

卵子は受精を経て胚となり、劇的な変化を遂げながら発生を進めます。動物発生の鍵を握るさまざまな現象が胚の内部で起こり、それらの多くが、遺伝子発現を適切に制御することで実現されていることが知られていました。一方、DNAを格納する細胞内の容器であり、遺伝子発現の場となる核自体の性質については理解が不十分でした。本共同研究グループは、核の物理的な性質に着目し、胚発生への関与を調べました。

具体的には、本グループが独自に開発した極細ガラス管（ナノキャピラリー）を用いて、生きたマウス初期胚の中で核を捕捉し、その物性を直接計測することに成功しました。これにより、受精卵が1回分裂した後の2細胞期と呼ばれる重要な発生の時期に、軟らかく、可塑（かそ）的に変形した核が作られることを発見しました。また、核がこの特殊な物性を獲得するには、核の構造を支えるラミンB1たんぱく質がオートファジー因子LC3を介して核膜から除去されることが必要であることが示されました。また、2細胞期に起こる大規模なゲノム活性化と核の硬さとの関係を調べたところ、核が軟らかくなることがこのイベントの促進に必要であることが示されました。さらに、高解像の顕微鏡を使うことで、遺伝子の核内位置が核の軟らかさによって変化することも示し、核の軟らかさの調節を通じて発生における一連のイベントが完遂していることを明らかにしました。加えて、これらの証明の過程で、核の硬さを人工的に制御できる新たな分子デバイスの開発にも成功しています。

本成果は、核の硬さが一時的に弱まることで初期胚発生を支えるという新たな概念を提唱するとともに、DNAの格納容器の物理的性質が遺伝子発現の調節を担うことを示したものです。今後、その詳細な分子機構を明らかにすることで、初期胚発生のみならず、細胞生物学における新たな研究領域の展開が期待されます。

本研究成果は､国際科学雑誌｢Nature｣に2026年11月12日（日本時間）に掲載されました。