大脳皮質神経系前駆細胞の発生時期依存的なニューロンタイプの転換機構

• Project/Area Number: 20022010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 平林 祐介 The University of Tokyo, 分子細胞生物学研究所, 助教 (80447391)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000); Fiscal Year 2009: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2008: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000)
• Keywords: 神経幹細胞 / 多分化能 / エピジェネティクス

Research Abstract

神経系前駆細胞(神経幹細胞)は多分化能を有するが、その分化方向は発生過程の時期によって大きく変化する。大脳新皮質において神経系前駆細胞は、時間を追って順次各種のニューロン(6層→5層→4層→2/3層)を産生し、その後にアストロサイトなどのグリア細胞を産生する。この分化運命の変化のタイミングは、各種ニューロンやグリアの数の決定に重要である。運命変化の制御において、幹細胞は細胞自律的な要素により発生における「時間」を計っていると考えられているが、そのメカニズムについては多くが明らかになっていない。前年度までに、5、6層のニューロンが産生されている時期からRing1Bを欠損させると、その時産生されていた早期ニューロン(5、6層)が増え、後期ニューロン(2/3/4層)が減ることを見出した。これは、Polycombはニューロン分化期からグリア分化期への転換だけでなく、ニューロン分化期内での時期依存的な運命転換(産み出すニューロンの種類の転換)においても重要な役割を果たすことを示唆している。そこで、本年度は「polycomb構成因子ノックアウトによる早期ニューロンの増加と後期ニューロンの減少はどのようなメカニズムによるのか」を中心に検討を進めた。その結果、早期ニューロンの増加は、早期ニューロン産生時期の延長によることが明らかになった。さらにこの分子メカニズムについても検討を行ったところ、Fezf2プロモーターにおけるhistoneH3K27のトリメチル化量がin vitro、in vivoどちらにおいても発生時期依存的に上昇していた。この時複数のpolycomb複合体構成因子の発現が発生時期依存的に上昇していた。従って、polycomb複合体構成因子の発現制御こそが、大脳皮質神経幹細胞の発生時期依存的な運命変化のきっかけとなっている可能性が考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Epigenetic control of neural precursor cell fate during development (2010)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Yukiko Gotoh
  • Journal Title: Nature Reviews Neuroscience (掲載確定, 印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Wnt signaling and its downstream target N-myc regulate basal progenitors in the developing neocortex (2010)
  • Author(s): Kuwahara A, Hirabayashi Y, Knoepfler PS, Taketo MM, Sakai J, Kodama T, Gotoh Y
  • Journal Title: Development(Cambridge, England) 137 Pages: 1035-44
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polycomb limits the neurogenic competence of neural precursor cells to promote astrogenic fate transition (2009)
  • Author(s): Hirabayashi Y, Suzki N, Tsuboi M, Endo TA, Toyoda T, Shinga J, Koseki H, Vidal M, Gotoh Y
  • Journal Title: Neuron 63 Pages: 600-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大脳皮質においてニューロンの数を決定するメカニズム (2009)
  • Author(s): 平林祐介、後藤由季子
  • Journal Title: 細胞工学 1 Pages: 45-49
• [Presentation] Temporal regulation of cortical neural precursor cell fate by polycomb group proteins (2009)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Nao Suzki, Masafumi Tsuboi, Miguel Vidal, Haruhiko Koseki, Yukiko Gotoh
  • Organizer: EuroEpiStem--2009 Meeting
  • Place of Presentation: Cambridge, UK
  • Year and Date: 2009-11-04
• [Presentation] ポリコーム群タンパク質による大脳皮質神経系前駆細胞の分化運命制御 (2009)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Nao Suzki, Masafumi Tsuboi, Miguel Vidal, Haruhiko Koseki, Yukiko Gotoh
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] Temporal regulation of cortical neural precursor cell fate by polycomb group proteins (2009)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Nao Suzki, Masafumi Tsuboi, Miguel Vidal, Haruhiko Koseki, Yukiko Gotoh
  • Organizer: ISSCR 8th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2009-07-09
• [Presentation] Polycomb limits the neurogenic competence of neural precursor cells to promote astrogenic fate transition (2009)
  • Author(s): 平林祐介
  • Organizer: Keystone Symposia-Chromatin Dynamics and Higher Order Organization
  • Place of Presentation: Coeur d'Alene Resort, Coeur d'Alene, ldaho
  • Year and Date: 2009-02-26
• [Presentation] Polycomb limits the neurogenic competence of neural precursor cells to promote fate switch (2008)
  • Author(s): 平林祐介
  • Organizer: 日本分子生物学学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-09