クロマチン制御因子ポリコーム群と転写因子のクロストークによる胚体外組織発生の制御

• Project Area: Cell Community in early mammalian development
• Project/Area Number: 22116513
• 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 Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 遠藤 充浩 独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, 研究員 (40391883)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2011: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2010: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
• Keywords: 幹細胞 / ポリコーム / クロマチン / エピジェネティクス / 初期発生 / 転写因子 / 転写制御 / 細胞分化 / 栄養外胚葉 / 胚体外内胚葉 / 転写抑制 / マウス

Research Abstract

クロマチン制御因子ポリコーム群による胚体外組織発生の制御機構を理解する目的で、Ring1A/Bコンディショナル欠損TS細胞およびXEN細胞を作成し、解析を行った。Ring1A/Bを欠損したTS細胞は未分化培養条件(+FGF4,+MEF)で維持が可能であったが、分化条件下(-FGF4,-MEF)で分化に遅延が見られた。Ring1A/Bの標的遺伝子のうち、分化遅延の原因となる遺伝子を発現アレイおよびChIP-on-chip解析によりスクリーニングしたところ、Cdx2, Eomes, Sox2をはじめとする転写因子群が同定された。これらの転写因子の発現はFGF4またはMEFからのシグナルに依存しており、シグナルの除去に応答して発現が抑制される過程にポリコーム群Ring1A/Bが必要であることが示唆された。一方、XEN細胞はBMP4存在下で臓側内胚葉(visceral endoderm)へ分化することが知られているが、Ring1A/B欠損XEN細胞はBMP非存在下でも臓側内胚葉へ偏った分化傾向を示した。発現アレイとChIP-on-chip解析を行ったところ、XEN細胞においてBMP4投与依存性に発現上昇する転写因子の多くがRing1A/Bの標的遺伝子になっており、Ring1A/B欠損XEN細胞でも発現が上昇していることが分かった。TS細胞とXEN細胞を用いた以上の解析結果は、胚体外組織由来の幹細胞が細胞外シグナルに応答して分化する過程にポリコーム群が関与していることを示唆していており、幹細胞が分化能を維持するメカニズムを理解する上で重要な知見だと思われる。

Research Products

• [Journal Article] RYBP Represses Endogenous Retroviruses and Preimplantation- and Germ Line-Specific Genes in Mouse Embryonic Stem Cells (2012)
  • Author(s): Hisada K
  • Journal Title: Mol Cell Biol Volume: 32 Pages: 1139-1149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Hbo1-Brd1/Brpf2 complex is responsible for global acetylation of H3K14 and required for fetal liver erythropoiesis (2011)
  • Author(s): Mishima Y
  • Journal Title: Blood Volume: 118 Issue: 9 Pages: 2443-2453
  • DOI: 10.1182/blood-2011-01-331892
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide analysis of target genes regulated by HoxB4 in hematopoietic stem and progenitor cells developing from embryonic stem cells (2011)
  • Author(s): Oshima
  • Journal Title: Blood Volume: 117 Issue: 15 Pages: e142-e150
  • DOI: 10.1182/blood-2010-12-323212
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epigenetic memory meets G2/M : to remember or to forget? (2011)
  • Author(s): Sharif J
  • Journal Title: Dev Cell Volume: 20 Pages: 5-6
• [Journal Article] Mammalian polycomb-like Pcl2/Mtf2 is a novel regulatory component of PRC2 that can differentially modulate polycomb activity both at the Hox gene cluster and at Cdkn2a genes (2011)
  • Author(s): Xiangzhi Li, Kyo-ichi Isono, Daisuke Yamada, Takaho A. Endo, Mitsuhiro Endoh, Jun Shinga, Yoko Mizutani-Koseki, Arie P. Otte, Miguel Casanova, Hiroshi Kitamura, Takehiko Kamijo, Jafar Sharif, Osamu Ohara, Tetsuro Toyada, Bradley E. Bernstein, Neil Brockdorff, and Haruhiko Koseki
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol Volume: 31(2) Issue: 2 Pages: 351-364
  • DOI: 10.1128/mcb.00259-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mammalian Polycomb-Like Pcl2/Mtf2 Is a Novel Regulatory Component of PRC2 That Can Differentially Modulate Polycomb Activity both at the Hox Gene Cluster and at Cdkn2a Genes (2011)
  • Author(s): Xiangzhi Li
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 31 Pages: 351-364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide analysis of target genes regulated by HoxB4 in hematopoietic stem and progenitor cells developing from embryonic stem cells (2011)
  • Author(s): Motohiko Oshima
  • Journal Title: Blood Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epigenetic Memory Meets G2/M : To Remember or To Forget? (2011)
  • Author(s): Jafar Sharif
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 20 Pages: 5-6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] H2A ubiquitination is an essential step for Polycomb repression of differentiation genes in ES cells (2011)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第5回年会
  • Place of Presentation: KKRホテル熊本(熊本市)
  • Year and Date: 2011-05-19
• [Presentation] H2A ubiquitination is an essential step to mediate PRC1 Polycomb silencing of differentiation genes in ES cells (2011)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 第9回幹細胞シンポジウム
  • Place of Presentation: 泉ガーデンギャラリー(港区)
  • Year and Date: 2011-05-13
• [Presentation] クロマチン制御因子ポリコーム群による哺乳類初期胚における幹細胞制御 (2010)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 京都大学放射線生物学研究所セミナー
  • Place of Presentation: 京都大学放射線生物学研究所、京都市
  • Year and Date: 2010-06-04
• [Presentation] Polycomb temporally regulates trophoblast development by promoting stem cell differentiation (2010)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 第8回幹細胞シンポジウム
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場、淡路市
• [Presentation] ポリコーム群とコアな転写因子のクロストークによる栄養芽幹細胞の分化制御 (2010)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 第4回エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 米子文化ホール、米子市
• [Presentation] ポリコーム群は転写因子の抑制を介して栄養芽幹細胞の分化を促進する (2010)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 第43回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場、京都市
• [Presentation] PRC2-dependent and -independent deposition of Ring1B-mediated uH2A at developmental gene promoters in ES cells (2010)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Mouse Development, Genetics & Genomics.
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory, New York