幹細胞の未分化性維持機構の解析

• Project/Area Number: 14081203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 横田 崇 金沢大学, 医学系研究科, 教授 (50134622)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小出 博 (小出 寛) 金沢大学, 医学系研究科, 助教授 (70260536) ; 柴田 進和 金沢大学, 医学系研究科, 助手 (40372487)
• Project Period (FY): 2002 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥114,500,000 (Direct Cost: ¥114,500,000); Fiscal Year 2006: ¥22,900,000 (Direct Cost: ¥22,900,000); Fiscal Year 2005: ¥19,900,000 (Direct Cost: ¥19,900,000); Fiscal Year 2004: ¥24,900,000 (Direct Cost: ¥24,900,000); Fiscal Year 2003: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥23,400,000); Fiscal Year 2002: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥23,400,000)
• Keywords: 幹細胞 / 自己複製 / 細胞分化 / ES細胞 / シグナル伝達 / 増殖・分化 / 胚性幹細胞 / STAT3 / Oct-3 / 4 / eed / Ras / Nanog / Raf / MEK / Erk経路 / LIF / Zfp57 / Dax-1 / 未分化性維持

Research Abstract

本年度は、昨年度にサイトカインLIFの下流でES細胞の未分化状態維持に関与している分子(未分化性維持因子)の候補として見い出したβ-cateninとGABPαについて、重点的に解析を行った。β-cateninに関しては、(1)LIF刺激によって核内に存在するβ-cateninの安定性が亢進されること、(2)β-cateninの活性型変異体を発現させることによってES細胞の未分化状態がLIF非存在下でも維持できること、(3)未分化性維持因子であるNanogの発現を促進していること、(4)Nanogの発現調節を行っている未分化性維持因子Oct-3/4と結合することを見い出した。これらの結果から、β-cateninはOct-3/4と結合してNanogの発現を誘導することによってES細胞の未分化性の維持に寄与していることが明らかとなった。
GABPαについては、(1)LIF除去によってES細胞の分化を誘導するとその発現が低下すること、(2)GABPαを過剰発現させたES細胞は分化させてもOct-3/4の発現が維持されること、(3)GABPαの発現をRNAi法によって抑制するとEs細胞がLIF存在下でも分化すること、(4)この時Oct-3/4の発現のリプレッサーであるCdx2やCoup-tf、GCNFの発現が誘導されていることを見い出した。これらの結果から、GABPαはOct-3/4のリプレッサーの発現を抑制することによってOct-3/4の発現を調節することによりES細胞の未分化状態維持に関与していることが明らかとなった。
以上の締果から、ES細胞の未分化性維持においてβ-cateninやGABPαが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] GABPα regulates Oct-3/4 expression in mouse embryonic stem cells (2007)
  • Author(s): Kinoshita, K.et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 353 Pages: 686-691
• [Journal Article] β-catenin up-regulates Nanog expression through interaction with Oct-3/4 in embryonic stem cells (2007)
  • Author(s): Takao, Y.et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 353 Pages: 699-705
• [Journal Article] Identification of Zfp-57 as a downstream molecule of STAT3 and Oct-3/4 in embryonic stem cells (2005)
  • Author(s): Akagi, T.et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 331 Pages: 23-30
• [Journal Article] Functional anaylsis of the effect of forced activation of STAT3 on M1 mouse leukemia cells (2005)
  • Author(s): Yoshida, T.et al.
  • Journal Title: Int.J.Mol.Med. 15 Pages: 269-275
• [Journal Article] Functional analysis of the effect of forced activation of STAT3 on M1 mouse leukemia cells. (2005)
  • Author(s): Yoshida, T. et al.
  • Journal Title: Int.J.Mol.Med. 15 Pages: 269-275
• [Journal Article] A novel chordin-like BMP inhibitor, CHL2, expressed preferentially in chondrocytes of developing cartilage and osteoarthritic joint cartilage. (2004)
  • Author(s): Nakayama, N. et al.
  • Journal Title: Development 131 Pages: 229-240
• [Journal Article] Alterations of endothelin-converting enzyme expression in early and advanced stage of human coronary atherosclerosions. (2004)
  • Author(s): Hai, E.et al.
  • Journal Title: Int.J.Mol.Med. 13 Pages: 649-654
• [Journal Article] Involvement of Ras in extraembryonic endoderm differentiation of embryonic stem cells. (2004)
  • Author(s): Yoshida-Koide, U. et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 313 Pages: 475-481
• [Journal Article] Tsix transcription-versus RNA-based mechanisms in Xist repression and epigenetic choice. (2004)
  • Author(s): Shibata, S., Lee, J.T.
  • Journal Title: Curr.Biol. 14 Pages: 1747-1754
• [Publications] Yoshida-Koide, U. et al.: "Involvement of Ras in extraembryonic endoderm differentiation of embryonic stem cells."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 313・3. 475-481 (2004)
• [Publications] Nakayama, N. et al.: "A novel chordin-like BMP inhibitor, CHL2,expressed preferentially in chondrocytes of developing cartilage and osteoarthritic joint cartilage."Development. 131・1. 229-240 (2004)
• [Publications] Kataoka, Y. et al.: "Reciprocal inhibition between MyoD and STAT3 in the regulation of growth and differentiation of myoblast."J.Biol.Chem.. 278・45. 44178-44187 (2003)
• [Publications] Yokota, T.: "Cancer stem cells revealed."Liver Cancer. 9・2. 234-238 (2003)
• [Publications] Shibata, S., Lee, J.T.: "Characterization and quantitation of different Tsix transcripts : implications for Tsix function."Human Molecular Genetics. 12・2. 125-136 (2003)
• [Publications] Tanaka, T., Yokota, T., et al.: "Gene expression profiling of embryo-derived stem cells reveals candidate genes associated with pluripotency and lineage specificity"Genome Research. 12・12. 1921-1928 (2002)
• [Publications] Oka, M., Yokota, T., et al.: "CD9 is associated with leukemia inhibitory factor-mediated maintenance of embryonic stem cells"Mol.Biol.Cell.. 13・4. 1274-1281 (2002)
• [Publications] Sato, A., Yokota, T., et al.: "Zinc-finger protein Sall2 is not essential for embryonic and kidney development"Mol.Cell.Biol.. 23・1. 62-69 (2003)
• [Publications] Senga, T., Yokota, T., et al.: "Stat3-dependent induction of BATF in M1 cells"Oncogene. 21・53. 8186-8191 (2002)
• [Publications] Senga, T., Yokota, T., et al.: "LSSIG is a novel murine leukocyte specific GPCR that is induced by the activation of STAT3"Blood. 101・3. 1185-1187 (2003)
• [Publications] Matsui, T., Yokota, T., et al.: "STAT3 down-regulates the expression of cyclin D during liver development"J.Biol.Chem.. 277・39. 36167-36173 (2002)