神経幹細胞の運命転換における非ゲノム情報の複製・維持そして変換機構の解明

• Project Area: Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance
• Project/Area Number: 20H05383
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岸 雄介 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 講師 (00645236)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 神経幹細胞 / 非ゲノム情報 / ヒストン修飾 / クロマチン / 大脳領域化 / ポリコーム群タンパク質

Outline of Research at the Start

幹細胞は、発生初期には自己複製によりその数を増やし、あるタイミングになると分化細胞を産生する。すなわち、複製・維持されている非ゲノム情報を、あるタイミングで変換することで、適切な組織を構築できる。本研究では、神経幹細胞が自己複製を繰り返す増殖期からニューロン分化を開始する時期にかけて非ゲノム情報であるオープンクロマチン領域をどのように複製・維持あるいは変換することでその運命を制御しているのかを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、神経幹細胞の時期依存的な変化を担う非ゲノム情報の探索を実施した。
増殖期、ニューロン分化期、そしてグリア分化期の神経幹細胞を採取し、様々なヒストン修飾に対するCUT&Tagを実施した。そして、その非ゲノム情報を用いて神経幹細胞の状態変化を調べたところ、不活性ヒストン修飾の情報を用いることで、1. 増殖期からグリア分化期まで時期依存的に徐々に変化していく非ゲノム情報と、2. ニューロン分化期におけるニューロン分化能と相関する非ゲノム情報に分離できることがわかった。
本研究は、非ゲノム情報を用いて神経幹細胞の状態を予測できることを示している。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ezh1 regulates expression of <i>Cpg15/Neuritin</i> in mouse cortical neurons (2021)
  • Author(s): Shun Utsunomiya#, Yusuke Kishi#, Masafumi Tsuboi, Daichii Kawaguchi, Yukiko Gotoh, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Kazuma Maeda, and Hiroshi Takemoto (#Equal contribution)
  • Journal Title: Drug Discoveries & Therapeutics Volume: 15 Issue: 2 Pages: 55-65
  • DOI: 10.5582/ddt.2021.01017
  • NAID: 130008037031
  • ISSN: 1881-7831, 1881-784X
  • Year and Date: 2021-04-30
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] HMGB1-mediated chromatin remodeling attenuates Il24 gene expression for the protection from allergic contact dermatitis (2021)
  • Author(s): Senda N, Yanai H, Hibino S, Li L, Mizushima Y, Miyagaki T, Saeki M, Kishi Y, Hangai S, Nishio J, Sugaya M, Taniguchi T, Sato S
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 118 Issue: 1
  • DOI: 10.1073/pnas.2022343118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Brain regionalization by Polycomb-group proteins and chromatin accessibility (2021)
  • Author(s): Hikaru Eto and Yusuke Kishi* (*Correspondence)
  • Journal Title: BioEssays Volume: 43 Issue: 11 Pages: 2100155-2100155
  • DOI: 10.1002/bies.202100155
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isolation of genetically manipulated neural progenitors and immature neurons from embryonic mouse neocortex by FACS (2021)
  • Author(s): Yusuke Kishi* and Yukiko Gotoh (*Correspondence)
  • Journal Title: STAR protocol Volume: 2 Issue: 2 Pages: 100540-100540
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2021.100540
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FoxG1 regulates the formation of cortical GABAergic circuit during an early postnatal critical period resulting in autism spectrum disorder-like phenotypes (2021)
  • Author(s): Miyoshi Goichi、Ueta Yoshifumi、Natsubori Akiyo、Hiraga Kou、Osaki Hironobu、Yagasaki Yuki、Kishi Yusuke、Yanagawa Yuchio、Fishell Gord、Machold Robert P、Miyata Mariko
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 3773-3773
  • DOI: 10.1038/s41467-021-23987-z
  • NAID: 120007125060
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Preparation of optimized concanavalin A-conjugated Dynabeads magnetic beads for CUT&Tag (2021)
  • Author(s): Yasuhiro Fujiwara, Yuji Tanno, Hiroki Sugishita, Yusuke Kishi, Yoshinori Makino, and Yuki Okada*
  • Journal Title: PLoS One Volume: 16 Issue: 11 Pages: e0259846-e0259846
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0259846
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Preparation of 窶徭tress-free窶? concanavalin A-conjugated Dynabeadsツョ magnetic beads for CUT&Tag (2021)
  • Author(s): Yasuhiro Fujiwara, Yuji Tanno, Hiroki Sugishita, Yusuke Kishi, Yoshinori Makino, and Yuki Okada
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2021.04.04.438416
  • Open Access
• [Journal Article] Biochemical basis for physiological functions of HMGA proteins (2020)
  • Author(s): 岸雄介
  • Journal Title: 生化学 Volume: 92 Issue: 5 Pages: 695-705
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2020.920695
  • NAID: 40022394501
  • ISSN: 0037-1017
  • Year and Date: 2020-10-25
  • Open Access
• [Journal Article] The Polycomb group protein Ring1 regulates dorsoventral patterning of the mouse telencephalon. (2020)
  • Author(s): Hikaru Eto#, Yusuke Kishi#*, Nayuta Yakushiji-Kaminatsu, Hiroki Sugishita, Shun Utsunomiya, Haruhiko Koseki, and Yukiko Gotoh* (#Equal contribution, *Correspondence)
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5709-5709
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19556-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Setd1a Insufficiency in Mice Attenuates Excitatory Synaptic Function and Recapitulates Schizophrenia-Related Behavioral Abnormalities (2020)
  • Author(s): Nagahama Kenichiro、Sakoori Kazuto、Watanabe Takaki、Kishi Yusuke、Kawaji Keita、Koebis Michinori、Nakao Kazuki、Gotoh Yukiko、Aiba Atsu、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 32 Issue: 11 Pages: 108126-108126
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108126
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Epigenetic regulation for acquiring glial identity by neural stem cells during cortical development (2020)
  • Author(s): Takumi Nakagawa, Yoshikuni Wada, Sayako Katada* and Yusuke Kishi* (*Correspondence)
  • Journal Title: GLIA Volume: - Issue: 8 Pages: 1554-1567
  • DOI: 10.1002/glia.23818
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATAC-seq method applied to embryonic germ cells and neural stem cells from mouse: practical tips and modifications (2020)
  • Author(s): Soichiro Yamanaka#, Yusuke Kishi# and Haruhiko Shiomi (#Equal contribution)
  • Journal Title: Epigenetics Methods Volume: - Pages: 371-386
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-819414-0.00018-5
  • ISBN: 9780128194140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In utero gene transfer system for embryos before neural tube closure reveals a role for Hmga2 in the onset of neurogenesis (2020)
  • Author(s): Naohiro Kuwayama, Yusuke Kishi*, Yurie Maeda, Yurie Nishiumi, Yutaka Suzuki, Haruhiko Koseki, Yusuke Hirabayashi, Yukiko Gotoh (*Correspondence)
  • Journal Title: bioRxiv Volume: - Pages: 086330-086330
  • DOI: 10.1101/2020.05.14.086330
  • Open Access
• [Journal Article] 先進ゲノム支援を活用した神経幹細胞のクロマチン制御の解析 (2020)
  • Author(s): 岸雄介
  • Journal Title: 羊土社, 実験医学別冊 最強のステップUPシリーズ『最先端クロマチン解析プロトコール』 Volume: - Pages: 168-171
• [Presentation] The role of PcG in regionalization of the mouse telencephalon (2022)
  • Author(s): Yusuke Kishi
  • Organizer: The International Symposium on Development and PLASTICITY of NEURAL
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ニューロンの発生・老化過程におけるクロマチン制御 (2022)
  • Author(s): 岸雄介
  • Organizer: 第４２１回発生研セミナー
  • Invited
• [Presentation] ニューロン分化過程におけるクロマチン構造変化 (2021)
  • Author(s): 岸雄介、坂井星辰、後藤由季子
  • Organizer: Neuro2021
• [Presentation] 神経幹細胞にニューロン分化能を賦与するエピジェネティック・クロマチン制御機構の解明 (2021)
  • Author(s): 岸雄介
  • Organizer: 第14回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Invited
• [Presentation] ニューロン分化過程におけるクロマチン構造変化の役割 (2020)
  • Author(s): 岸雄介、坂井星辰、川路啓太、後藤由季子
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会
  • Invited