Molecular mechanisms underlying the regulation of mammalian embryogenesis by EGAM1 homeoproteins

• Project/Area Number: 16K07993
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Animal production science
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: Kobayashi Masayuki 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (50211909)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 繁殖 / EGAM1ホメオタンパク質群 / 初期胚 / ES細胞 / 発生 / 転写因子 / 遺伝子発現 / ホメオタンパク質 / マウス / 初期発生 / 細胞分化

Outline of Final Research Achievements

Recently, we identified the structurally related EGAM1 homeoproteins in both preimplantation mouse embryos and embryonic stem (ES) cells. In this study, we investigated the roles of EGAM1 homeoproteins in the progression of embryogenesis. We generated mouse ES cell lines stably expressing respective EGAM1 homeoproteins. From these ES cell-transfectants expressing exogenous EGAM1N or EGAM1C, trophoblast stem (TS) like-cells were induced. This suggests that EGAM1N and EGAM1C are crucial for formation or maintenance of the trophectoderm in preimplantation embryos. In addition, EGAM1N can partially substitute for the functions of Klf4 in the generation of mouse iPS cells, suggesting that EGAM1N probably support the formation or maintenance of inner cell mass. These results suggest that EGAM1 homeoproteins are crucial for the progression of embryogenesis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

EGAM1ホメオタンパク質群は初期胚に含まれる胎仔前駆細胞と胎盤前駆細胞の維持もしくは形成に重要であることより，初期胚の形成とその後の胚着床に重要である。すなわち，初期胚全体の形成もしくは維持に関与する，稀な転写因子であると考えられる。これらのことより，EGAM1ホメオタンパク質群の発現異常は，初期流産の一因になると考えられる。本研究の発展は，産婦人科領域・産業動物の生産等，人類の持続的な発展に大きく寄与する。

Research Products

• [Journal Article] Site-directed mutagenesis of cysteine to serine residues affects heparin binding and mitogenicity in fibroblast growth factor 4 produced in Escherichia coli (2019)
  • Author(s): Kumagai Y., Kikuchi T., Nonaka A., Hiraide M., Sato Suguru, Sakuraoka M., Sasaki A. and Kobayashi M.
  • Journal Title: Biotechnology & Biotechnological Equipment Volume: 33 Issue: 1 Pages: 498-503
  • DOI: 10.1080/13102818.2019.1590161
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exogenous TPRX1 homeoprotein modulates the gene expression of lineage specific transcription factors in human embryonal carcinoma cells (2018)
  • Author(s): Mori Y., Sakuraoka M., Suzuki T., Sato S., Sugawara S., Hiraide M., Sato S. and Kobayashi M.
  • Journal Title: Biotechnology and Biotechnological Equipment Volume: 32 Issue: 3 Pages: 646-652
  • DOI: 10.1080/13102818.2018.1447396
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lipoprotein profiles of hepatic cell lines at various stages of differentiation (2017)
  • Author(s): Sasaki A., Kimura F., Miura M., Toshima G., Takahashi J., Maruya S., Kobayashi M. and Hata K.
  • Journal Title: In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal Volume: 53 Issue: 2 Pages: 93-95
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0091-4
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Heterologous production of kasugamycin, an aminoglycoside antibiotic from Streptomyces kasugaensis, in Streptomyces lividans and Rhodococcus erythropolis L-88 by constitutive expression of the biosynthetic gene cluster (2017)
  • Author(s): Kasuga, K., Sasaki, A., Matsuo, T., Yamamoto, C., Minato, Y., Kuwahara, N., Fujii, C., Kobayashi, M., Agematsu, H., Tamura, T., Komatsu, M., Ishikawa, J., Ikeda, H., Kojima, I.
  • Journal Title: Appl. Microbiol. Biotechnol Volume: - Issue: 10 Pages: 4259-4268
  • DOI: 10.1007/s00253-017-8189-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ES細胞・iPS細胞の研究動向（依頼総説） (2017)
  • Author(s): 小林正之[CA]
  • Journal Title: 宮城県獣医師会会報 Volume: 70 Pages: 186-191
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Knockdown of gene expression by antisense morpholino oligos in preimplantation mouse embryos cultured in vitro. (2016)
  • Author(s): Sato Y., Sato S., Kikuchi T., Nonaka A., Kumagai Y., Sasaki A. and Kobayashi M.
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 509 Pages: 41-45
  • DOI: 10.1016/j.ab.2016.06.032
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Exogenous expression of homeoprotein EGAM1N prevents in vitro cardiomyogenesis by impairing expression of T and Nkx2.5, but not Mef2c, in mouse embryonic stem cells. (2016)
  • Author(s): Nonaka A., Yoshida M., Iha M., Kubo Y., Kihara Y., Kikuchi T., Kumagai Y., Sasaki A. and Kobayashi M.
  • Journal Title: Cytotechnology Volume: 68 Issue: 6 Pages: 2431-2436
  • DOI: 10.1007/s10616-016-9961-6
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] リポフェクション法による遺伝子導入とpiggyBacトランスポゾンシステムを 組み合わせた，非ウイルスベクターによる高効率なマウスiPS 様細胞の 樹立技術の開発 (2016)
  • Author(s): 菊地 貴裕、楠原 夏生、野中 愛純、熊谷 友希、平出 美鈴、佐々木 玲、福田 智一、小林 正之
  • Journal Title: 東北畜産学会報 Volume: 66 Pages: 16-22
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ウシiPS細胞の未分化状態維持に適した培養条件に関する検討 (2020)
  • Author(s): 喜多悠斗，平出美鈴，桜岡みづき，西村優花，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第127回大会
• [Presentation] EGAM1ホメオタンパク質群によるマウスES細胞から胎盤幹細胞への分化転換とエピゲノム就職との関連 (2020)
  • Author(s): 桜岡みづき，佐藤梓織，喜多悠斗，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第127回大会
• [Presentation] Cumate誘導型の遺伝子発現調節システムを応用したマウスiPS細胞の樹立 (2020)
  • Author(s): 西村優花，佐藤卓，桜岡みづき，喜多悠斗，湯上佳美，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第127回大会
• [Presentation] All in oneトランスポゾンベクターを用いたブタiPS細胞の樹立と生物学的解析 (2020)
  • Author(s): 福田智一，片山雅史，谷哲弥，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第127回大会
• [Presentation] ウシiPS様細胞における遺伝子発現に関する研究 (2019)
  • Author(s): 喜多悠斗，平出美鈴，桜岡みづき，小林正之
  • Organizer: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] EGAM1ホメオタンパク質群と栄養外胚葉関連遺伝子群との関連，遺伝子発現およびDNAメチル化の解析 (2019)
  • Author(s): 桜岡みづき，佐藤梓織，喜多悠斗，小林正之
  • Organizer: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] ウシiPS細胞様細胞の分化多能性に関する研究 (2019)
  • Author(s): 喜多悠斗，平出美鈴，桜岡みづき，小林正之
  • Organizer: 第69回東北畜産学会山形大会
• [Presentation] EGAM1ホメオタンパク質群と胎盤前駆細胞の形成との関連に関する研究 (2019)
  • Author(s): 桜岡みづき，佐藤梓織，喜多悠斗，小林正之
  • Organizer: 第69回東北畜産学会山形大会
• [Presentation] Cumate誘導型の遺伝子発現システムによるマウスiPS細胞の樹立 (2019)
  • Author(s): 佐藤卓、桜岡みづき、喜多悠斗、鈴木惇史、小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第125回大会
• [Presentation] 種々のウシ遺伝子群を応用したウシiPS細胞樹立の試み (2019)
  • Author(s): 鈴木崇浩、喜多悠斗、佐藤卓、桜岡みづき、小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第125回大会
• [Presentation] ホメオタンパク質EGAM1NおよびEGAM1Cは栄養外胚葉関連遺伝子群の発現を促進する (2019)
  • Author(s): 桜岡みづき、佐藤梓織、佐藤卓、喜多悠斗、小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第125回大会
• [Presentation] 哺乳動物細胞によるインターフェロンタウの生産およびその生物活性定量法の開発を目指した試み (2018)
  • Author(s): 佐藤卓、桜岡みづき、鈴木崇浩、小林正之
  • Organizer: 第68回東北畜産学会大会
• [Presentation] マウス初期胚から発見したEGAM1ホメオタンパク質群と胎盤前駆細胞との関連に関する研究：マウスES細胞からTS細胞への分化誘導 (2018)
  • Author(s): 桜岡みづき、佐藤卓、伊波百恵、佐藤梓織、古舘千秋、小林正之
  • Organizer: 第68回東北畜産学会大会
• [Presentation] Pseudomonas putidaのcmtオペロンを応用したマウスiPS細胞の樹立 (2018)
  • Author(s): 佐藤卓、桜岡みづき、菊地貴裕、小林正之
  • Organizer: 第111回日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] EGAM1ホメオタンパク質群によるマウスES細胞からTS様細胞への分化転換とTS様細胞の継代培養 (2018)
  • Author(s): 桜岡みづき、佐藤卓、伊波百恵、佐藤梓織、古舘千秋、小林正之
  • Organizer: 第111回日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] ホメオタンパク質EGAM1 はマウスES細胞から原始内胚葉系列細胞への分化を促進する (2018)
  • Author(s): 桜岡みづき，相馬未來，平出美鈴，佐藤卓，鈴木崇浩，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第124回大会，東京大学
• [Presentation] Cumate発現調節システムを用いたマウスiPS細胞樹立の試み (2018)
  • Author(s): 佐藤卓，平出美鈴，桜岡みづき，鈴木崇浩，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第124回大会，東京大学
• [Presentation] ウシ6転写因子発現ベクターおよびウシLIFを応用したウシiPS様細胞の作出 (2018)
  • Author(s): 平出美鈴，佐藤卓，桜岡みづき，鈴木崇浩，福田智一，小林正之
  • Organizer: 日本畜産学会第124回大会，東京大学
• [Presentation] 動物胚の受胎率向上を目指した、FGF4のヘパリン結合能と細胞増殖促進活性に重要な部位の解明 (2017)
  • Author(s): 熊谷友希、平出美鈴、佐々木玲、小林正之
  • Organizer: 第122回日本畜産学会大会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] ウシiPS細胞の樹立に必要な遺伝子組換えウシLIFの開発 (2017)
  • Author(s): 平出美鈴、楠原夏生、桜岡みづき、鈴木崇浩、熊谷友希、佐藤卓、佐々木玲、小林正之
  • Organizer: 第122回日本畜産学会大会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] ホメオタンパク質EGAM1NおよびEGAM1CによるマウスES細胞から胎盤幹細胞への分化転換 (2017)
  • Author(s): 佐藤卓、佐藤梓織、古館千秋、熊谷友希、平出美鈴、佐々木玲、小林正之
  • Organizer: 第122回日本畜産学会大会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] Application of bovine pluripotency factors for generation of bovine iPS cells (2017)
  • Author(s): Hiraide, M., Sato, S., Sakuraoka, M., Suzuki, T., Kusuhara, N., Fukuda, T. and Kobayashi M. [CA]
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology, Okinawa Convention Center
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of EGAM1 homeoproteins identified in preimplantation mouse embryos on the generation of mouse iPS cells (2017)
  • Author(s): Sato, S., Kikuchi, T., Hiraide, T. and Kobayashi M. [CA]
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology, Okinawa Convention Center
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス初期胚から発見したEGAM1ホメオタンパク質群による，マウスiPS細胞の誘導に必要な山中4因子の代替活性に関する研究 (2017)
  • Author(s): 佐藤卓，平出美鈴，桜岡みづき，鈴木崇浩，小林正之
  • Organizer: 第67回東北畜産学会青森大会，県民福祉プラザ 県民ホール
• [Presentation] ウシ遺伝子群を応用したウシiPS細胞樹立の試み (2017)
  • Author(s): 平出美鈴，佐藤卓，鈴木崇浩，桜岡みづき，福田智一，小林正之
  • Organizer: 第67回東北畜産学会青森大会，県民福祉プラザ 県民ホール
• [Presentation] 発生培養液に添加したbFGF4Lがウシ体外受精胚の発生と受胎性に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 平田統一，東海林篤，阿部佳代子，鈴木幸太，赤坂茂，千田広幸，佐々木修，佐々木修一，桃田優子，小林正之
  • Organizer: 日本胚移植研究会・東日本家畜受精卵移植技術研究会合同大会，京都大学
• [Presentation] ウシiPS細胞の樹立を目指したiPS細胞誘導ベクターとウシLIF発現フィーダー細胞の開発 (2016)
  • Author(s): 平出美鈴、熊谷友希、佐々木玲、福田智一、小林正之
  • Organizer: 第109回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 麻布大学
  • Year and Date: 2016-09-11
• [Presentation] 動物胚の受胎率向上を目指した技術開発：線維芽細胞増殖因子4(FGF4)の生物活性に重要な部位の解明 (2016)
  • Author(s): 熊谷友希、平出美鈴、佐々木玲、小林正之
  • Organizer: 第109回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 麻布大学
  • Year and Date: 2016-09-11
• [Remarks] makoba.Lab@APU
  • URL: http://www.akita-pu.ac.jp/bioresource/dbt/biochem/makoba/index.html
• [Remarks] makoba.Lab@APU
  • URL: https://www.akita-pu.ac.jp/bioresource/dbt/biochem/makoba/index.html