Dissection of the regulatory mechanisms of male germ stem cell by DNA methylation mediated through transcription factors

• Project/Area Number: 15K08156
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General anatomy (including histology/embryology)
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Ohbo Kazuyuki 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (70250751)
• Research Collaborator: Matsumoto Naomichi
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 生殖細胞 / 幹細胞 / エピゲノム / 細胞・組織 / 解剖学 / エピジェネティクス / 生殖 / 分化

Outline of Final Research Achievements

We previously identified the epigenetic checkpoint where various epigenetic factors and modifications are changed during male germ stem cell differentiation. In this study, we identified the seed enhancers that showed drastic changes during the male germ stem cell differentiation. We also observed chromosomal localization of the genomes where DNA methylation levels were up-regulated during the stem cell differentiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

精子を、個体の一生涯作り続ける元となる細胞は、精子幹細胞と呼ばれている。精子幹細胞が分裂する際の制御は、サイトカインなど、シグナル分子を介した研究が盛んである。しかし、本研究では、まったく異なる視点となるエピジェネティクスの仕組みから、精子幹細胞を俯瞰した。特に、既に取得しているDNAメチル化模様の結果に、新たにEnhancerやSuper enhancerのヒストン修飾であるH3K4me1, H3K27acの修飾部位をゲノムワイドに決定する共に、幹細胞から分化開始時に大きく変化する部位が核内でどのように位置を変えるのか観察した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Technische Universitaet Dresden(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ドレスデン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ドレスデン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Friedrich Miescher Institute(スイス)
• [Journal Article] Kmt2b conveys monovalent and bivalent H3K4me3 in spermatogonial stem cells at germline and embryonic promoters (2018)
  • Author(s): Tomizawa S, Kobayashi Y, Shirakawa T, Watanabe K, Mizoguchi K, Hoshi I, Nakajima K, Nakabayashi J, Singh S, Dahl A, Alexopoulou D, Seki M, Suzuki Y, Royo H, Peters6, A. H.F.M, Anastassiadis K, Stewart A.F. and Ohbo K
  • Journal Title: Development Volume: 145 Issue: 23
  • DOI: 10.1242/dev.169102
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] EPC1/TIP60-Mediated Histone Acetylation Facilitates Spermiogenesis in Mice (2017)
  • Author(s): Dong Yixin、Isono Kyo-ichi、Ohbo Kazuyuki、Endo Takaho A.、Ohara Osamu、Maekawa Mamiko、Toyama Yoshiro、Ito Chizuru、Toshimori Kiyotaka、Helin Kristian、Ogonuki Narumi、Inoue Kimiko、Ogura Atsuo、Yamagata Kazutsune、Kitabayashi Issay、Koseki Haruhiko
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 37 Issue: 19
  • DOI: 10.1128/mcb.00082-17
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] エピジェネティックな機構を介した精子発生制御メカニズムの解析 (2019)
  • Author(s): 小林裕貴、尾野道男、溝口敬太、夏目幸治、富澤信一、河越龍方、水木信久、小倉淳郎、大保和之
  • Organizer: 第124回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [Presentation] 左総頸動脈に関連した大動脈弓分岐変異の２例 (2019)
  • Author(s): 阿部竜太、大西修平、長谷川広大、加藤伸忠、渡辺武俊、小見奈子、竹田智香、鶴雄斗、朝倉一、棚田桃加、尾野道男、氏 斗、羽鳥尚寛、臼井淳之、泉敏治、島田和幸、大保和之
  • Organizer: 第124回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [Presentation] Kmt2b（H3K4メチル化酵素）遺伝子欠損マウスにおける精細管の微細形態 (2018)
  • Author(s): 尾野道男、小林裕貴、富澤信一、大保和之
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [Presentation] Role of a mammalian histone H3K4me3 methyltransferase Kmt2b for spermatogonial stem cell differentiation and migration (2018)
  • Author(s): Kobayashi Y, Tomizawa SI, Ono M, Ohbo K.
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [Presentation] Role and priming activity of Kmt2b for the spermatogonial stem cell epigenome (2018)
  • Author(s): Tomizawa SI,Kobayashi Y, Shirakawa T, Hoshi I, Nakajima K, Royo H, Peters A.H.F.M, Anastassiadis K, Stewart A.F, Ohbo K.
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素による精巣幹細胞分化制御とその意味 (2017)
  • Author(s): 大保和之
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] Mice deficient in Wfdc2 exhibit a respiratory distress syndrome-like phenotype (2017)
  • Author(s): Ohbo K, Nakajima K, Hoshi I, Nakamura M, Tomizawa S.
  • Organizer: Gordon Research Conference - Lung Development, Injury and Repair
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Kmt2b is required for spermatogenesis through both bivalent and monovalent priming of the spermatogonial stem cell epigenome (2017)
  • Author(s): Tomizawa S, Kobayashi Y, Shirakawa T, Hoshi I, Nakajima K, Royo H, Peters A. HFM, Anastassiadis K, Stewart AF, Ohbo K.
  • Organizer: EMBO Conference: Nuclear structure and dynamics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 精子幹細胞分化に関わるゲノム修飾機構の解析 (2016)
  • Author(s): 大保和之
  • Organizer: 第57回日本組織細胞化学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 杏林大学井の頭キャンパス（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2016-09-03
• [Presentation] Role of histone methyltransferase Mll2 for male germ cell differentiation. (2016)
  • Author(s): Shin-ichi Tomizawa, Takayuki Shirakawa, Andreas Dahl, Dimitra Alexopoulou, Konstantinos Anastassiadis, A. Francis Stewart Kazuyuki Ohbo.
  • Organizer: Gordon Research Conference, Chromatin Structure and Function.
  • Place of Presentation: Les Diablerets Conference Center (Les Diablerets, Switzerland)
  • Year and Date: 2016-05-22
• [Presentation] ゲノム修飾からみた成体精巣幹細胞分化機構 (2016)
  • Author(s): 大保和之
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] エピジェネティクスの視点から見た精原幹細胞分化 (2015)
  • Author(s): 大保和之
  • Organizer: 第60回日本生殖医学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2015-04-27
• [Remarks] 横浜市立大学医学部組織学・微細形態学（旧第一解剖）
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~finemorp/index.html
• [Remarks] 横浜市立大学医学部組織学
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~finemorp/index.html