bta-miR-183はEZRINを標的として微絨毛の形成を制御し、ウシ胚の初期発生を改善する

bta-miR-183 targets EZRIN to regulate microvilli formation and improve early development of bovine embryos.

抄録

インブリーフ:

精子産生RNAのほぼ完全な欠如は、体細胞核移植胚の異常発生をもたらす重要な要因の一つと考えられている。本論文は、初期胚の胚発生における父性制御因子の役割をさらに探求する必要性を明らかにするものである。

IN BRIEF: Almost total lack of sperm-borne RNAs is regarded as one of the key factors that leads to the abnormal development of somatic cell nuclear transfer embryo. This paper reveals a need for us to further explore the roles of the paternal regulatory factors on embryonic development in early embryos.

ABSTRACT:

成熟した精子にはコーディングRNAとノンコーディングRNAが含まれており、受精時に精子と一緒に卵子に送り込まれることがある。これらの精子内RNAは、エピジェネティック・リプログラミング、細胞骨格リモデリング、胚発生、子孫の表現型に重要な役割を果たすことが、多くの証拠によって示されている。bta-miR-183 はウシ精子に高発現し、受精時に卵子に送り込まれることが前回の研究で判明しており、今回、バイオインフォマティクス、ルシフェラーゼ、機能獲得・喪失実験により、初期胚における bta-miR-183 の標的遺伝子として EZR が確認された。走査型電子顕微鏡で観察したところ、SCNT胚の表面の微絨毛の密度は体外受精胚に比べて有意に高く、bta-miR-183模倣遺伝子を注入すると有意に減少したことがわかった。SCNT胚に注入されたEZR-siRNAは同様の効果を示した。このことから、bta-miR-183の欠損は、ezrinタンパク質のダウンレギュレーションにより、微絨毛の異常な変化を引き起こす可能性があることが示された。さらに、機能獲得研究により、bta-miR-183はSCNT胚の発生能力を切断率（76.63% vs 64.32%, P < 0.05）で有意に改善することがわかった。05）、7日目の胚盤胞形成（43.75% vs 28.26%, P < 0.05）、アポトーシス指数（5.21% vs 12.64%, P < 0.05 ）、栄養細胞比（ 32.65% vs 25.58%, P < 0.05 ）であった。このことから、bta-miR-183は、EZR mRNAの発現を制御することにより、微絨毛の形成と胚の発生に重要な役割を果たす可能性があることが示された。

ABSTRACT: Mature sperm contain both coding and non-coding RNAs, which can be delivered into an oocyte with the sperm at fertilization. Accumulating evidences show that these sperm-borne RNAs play crucial roles in epigenetic reprogramming, cytoskeleton remodeling, embryonic development, and offspring phenotype. Almost total lack of sperm-borne RNAs is regarded as one of the key factors that leads to the abnormal development of somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryo. bta-miR-183 was found to be highly expressed in bovine sperm and can be delivered into oocytes during fertilization in our previous study, and in this study, EZR was confirmed as a target gene of bta-miR-183 in early embryos by bioinformatics, luciferase, and gain-of-function and loss-of-function experiments. Scanning electron microscopy showed that the density of microvilli on the surface of SCNT embryos was significantly higher than that onin vitro fertilized embryos and was significantly reduced by injection of bta-miR-183 mimic. EZR-siRNA injected into SCNT embryos had a similar effect. This indicated that the lack of bta-miR-183 might lead to abnormal changes in microvilli by downregulating ezrin protein. In addition, gain-of-function studies showed that bta-miR-183 significantly improved developmental competence of SCNT embryo in terms of cleavage (76.63% vs 64.32%, P < 0.05), blastocyst formation (43.75% vs 28.26%, P < 0.05), apoptotic index (5.21% vs 12.64%, P < 0.05), and the trophoblast ratio (32.65% vs 25.58%, P < 0.05) in day 7 blastocysts. Thus, the present study indicated that bta-miR-183 might play crucial roles in the formation of microvilli and embryo development by regulating expression of EZR mRNA.