Molecular regulation of trans-differenciable cells that induced ribosome incorporation.

• Project/Area Number: 18K06263
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 伊藤 尚文 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 特別研究員 (60732716)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 細胞初期化 / 初期発生 / リボソーム / 微生物 / 進化

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではリボソームを外部から細胞に導入することで細胞塊を形成し多分化能を誘導する。大腸菌由来のリボソームをマウス胚性線維芽細胞に添加すると細胞塊が形成され、多能性マーカーであるNanogやOct4の発現が免疫染色によって確認された。このマウス細胞塊での多能性マーカーの発現はモザイクパターンであり、ヒト皮膚繊維芽細胞で作出した細胞塊と同じであった。さらにこの細胞塊を胚性幹細胞(ES細胞）の培養条件に近い培養液で培養すると、細胞塊周辺に通常の細胞と比較して小さい細胞（小細胞）が出現した。この小細胞は免疫染色でOct4a陽性であったが、細胞核だけでなく細胞質にも発現がみられる、核構造にも変形が見られた。
細胞塊自体は細胞増殖が停止していることから細胞周期に関する解析を行った。細胞周期阻害剤を細胞塊形成時に添加し、細胞増殖の進行を確認した結果、G1期あるいはG0期に以降するプロセスを阻害すると細胞塊形成が阻害されることがわかった。また、リボソームタンパク質は細胞核においてp53-MDM2に制御される細胞周期の制御に関与していることが知られているため、外部から入れたリボソームの結合とp53経路の発現解析を行った結果、p53-MDM2経路のタンパク質の結合し、p53の分解を阻止していることがわかった。さらに細胞内部での消化プロセスをオートファジーマーカーの発現から調べた結果、オートファジー活性の増加も確認され、細胞の分化能転換にp53経路とオートファジーが関与している可能性が示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] イタリア共和国公立大学 ローマ・ラ・サピエンツァ大学(イタリア)
• [Journal Article] CCN2/CTGF binds the small leucine rich proteoglycan protein Tsukushi (2019)
  • Author(s): Ohta K., Aoyama E., Ahmad SAI, Ito N., Anam MB, Kubota S. and Takigawa M
  • Journal Title: Journal of Cell Communication and Signaling Volume: 13(1) Issue: 1 Pages: 113-118
  • DOI: 10.1007/s12079-018-0487-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transdifferentiation of human somatic cells by ribosome (2018)
  • Author(s): Naofumi Ito, Mohammad Badrul Anam, Ahmad Shah Adil Ishtiyaq , Kunimasa Ohta.
  • Journal Title: Development Growth and Differentiation Volume: 60(5) Issue: 5 Pages: 241-247
  • DOI: 10.1111/dgd.12538
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Mammalian cells acquire cellular lineage plasticity by incorporating ribosomes (2019)
  • Author(s): 伊藤尚文
  • Organizer: 第52回日本発生生物学会
• [Presentation] Dysfunction of Tsukushi leads to hydrocephalus by altering neurogenesis in the subventricular zone. (2019)
  • Author(s): 伊藤 尚文
  • Organizer: Joint Symposium with Molecular Neurodegeneration: Meet the Editors-in Chief
• [Presentation] Aberration of the Soluble protein Tsukushi leads alteration of adult neurogenesis resulting lateral ventriculeexpansion with neuronal disease. (2018)
  • Author(s): 伊藤 尚文
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会学会.
• [Presentation] 細菌感染による細胞分化可塑性の誘導 (2018)
  • Author(s): 伊藤 尚文
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会
• [Presentation] 細菌によるヒト細胞分化の乗っ取り (2018)
  • Author(s): 伊藤 尚文
  • Organizer: くまだい研究フェア
• [Remarks] 熊本大学 大学院生命科学研究部 神経分化学分野
  • URL: http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/devneuro/
• [Remarks] 熊本大学 大学院生命科学研究部 神経分化学教室
  • URL: http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/devneuro/