哺乳（ほにゅう）類の受精卵では、父母それぞれに由来するゲノム（全遺伝情報）が別々に存在する。両者が競合することで、その後の正常な発生を支えていることが分かった。理化学研究所などの研究グループが発表した。マウスの実験で人工的に2つのゲノムを1つの核（前核）にまとめたところ、発生能力が低下した。生命の始まりの基本に関わる成果で、詳しい因果関係の解明が期待される。
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受精卵でゲノムが別居（別々に存在）することが、遺伝子発現を調節する「ヒストン修飾」を維持し、高い発生能力につながる（理化学研究所提供）
哺乳類の受精卵でゲノムは当初、父由来、母由来のものが別々の核に入っている。最初の細胞分裂の段階になって、両者が1つの核に収まる。すぐに1つの核に入るのではなく、この“新婚ホヤホヤの別居”にどんな意義があるのかは、よく分かっていなかった。
そこで研究グループはマウスの精子と卵子を使い、両者のゲノムを人工的に1つの核にまとめた受精卵を作った。すると、この核が通常より大きくなり、また「ヒストン修飾」と呼ばれる、核内でDNAが巻きついたタンパク質「ヒストン」への化学物質の働きが低下した。ヒストン修飾は、遺伝子発現を調節する重要な役割を持つ。
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父由来、母由来のゲノムを人工的に1つの核（前核）にまとめた受精卵（1前核受精卵）を作ると、核が通常より大きくなりヒストン修飾が低下した。中央下の画像からは、ゲノムが混じり合っていない様子も分かる（理研提供）
父または母の核のどちらか1つだけを持つ受精卵を作ると、やはり核は大きくなった。一方、受精卵を満たす細胞質の量を減らすと核は小さくなり、増やすと大きくなった。このことから、核は細胞質の成分を取り込んで成長しており、その量によって大きさが変わることが分かった。
核の内外の成分の移動は、核膜に開いた小さな穴「核膜孔」で起こる。分析により、父由来の核では母由来のものより核膜孔が多く、成分を速く取り込むことが判明した。
こうした結果を踏まえ、研究グループは次の2つを仮定した。（1）2つの核が競合し、細胞質の成分を取り合いながら成長する、（2）核膜孔の父由来、母由来の違いで成分を取り込む能力が違い、競合により核の大きさが決まる――。これに基づきコンピューターでシミュレーションをすると、父由来の核は母由来のものより成長が速いなど、実験で見られた現象の通りになった。
核が1つしかない受精卵は、子になって生まれる割合が低下した。核が1つのものに2つ目を一時的に足して競合させると、核の大きさが抑えられ、ヒストン修飾が回復し、生まれる割合も回復した。ヒストン修飾を高める薬剤処理や遺伝子発現操作によっても、生まれる割合がある程度回復した。
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核が1つのもの（1前核、グラフの緑色）に2つ目を足して競合させる（赤色）と、生まれる割合（産仔率）が回復した。ヒストン修飾を高める薬剤（TSA）処理や遺伝子発現操作（Kdm5b KD）によっても回復した（理研提供）
研究チームは一連の結果から、受精卵では父母のゲノムが2つの核に分かれているため、細胞質の成分の取り合いになり、核の大きさが適切になることを突き止めた。こうしてヒストン修飾が保たれ、その後に胚へと成長する能力が支えられているようだ。ゲノムの“別居”が、発生に重要な役割を果たしていることが明らかになった。
今後は、ヒトなど他の哺乳類での検証や、核が大きくなるとヒストン修飾が低下する具体的な仕組みの解明が研究課題となる。
不妊治療では、核が1つの受精卵が一定割合で観察されるという。今回の成果は、この性質に関する基礎的な知見とはなったが、マウスを使った基礎研究であり、ヒトへの適用には慎重な検討が必要だとしている。
研究グループの神戸大学大学院農学研究科の京極博久准教授（発生生物学）は会見で「これまで、核の多い状態自体に意味があるとは思われていなかった。しかし、実はヒストン修飾を維持するためだった」と説明した。
理研生命機能科学研究センターの北島智也チームディレクター（細胞生物学）は「命の始まりがどこかは、根本的な問いだ。受精の瞬間という人も、父と母のゲノムがくっつく時という人も、着床の瞬間という人も、堕胎が許されるか否かのところという人もいると思う。この研究は当然、その定義を統一するものではないが、一つの新しい考え方をもたらすものだ。受精はしたが、父と母のゲノムはまだ出合ってはいない段階。それでも、実際は競争する形で遠隔でコミュニケーションをして、それが子の発生を助けている。命の始まりを考える上で、とても興味深い仕掛けを見つけた」と話した。
研究グループは理化学研究所、神戸大学、九州大学で構成。成果は英科学誌「ネイチャー」電子版に日本時間先月30日に掲載された。研究は文部科学省と日本学術振興会の科学研究費助成事業、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業、日本医療研究開発機構（AMED）創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム、文部科学省共同利用・共同研究システム形成事業の助成を受けた。
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