哺乳動物網膜をモデル系とした神経・グリア分化制御分子基盤の解明

• Project Area: Molecular mechanisms of cell fate determination in the cells that undergo stepwise differentiation to multiple pathways
• Project/Area Number: 23118506
• 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: 渡邉 すみ子 (渡辺 すみ子) 東京大学, 医科学研究所, 特任教授 (60240735)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ヒストンメチル化 / 網膜 / ノックアウトマウス / 分化 / 神経細胞 / 神経 / グリア / トランスジェニックマウス / エピジェネティクス / メチル化

Outline of Annual Research Achievements

網膜分化における、ヒストンメチル化の役割を検討するために、マウス網膜をさまざまな発生段階で単離し、分化にかかわる既知の遺伝子の領域のヒストンメチル化、アセチル化についてChIP解析を用いて、検討を加えた。さらに、網膜を表面抗原などでセルソーターを用いて単離し、単離したサブセットの細胞群におけるヒストンメチル化の状況をChIP 解析で検討した。その際、少量の細胞数で安定したChIPのデータがだせるよう系の改善をおこなった。 その結果、網膜の介在細胞の一種である双極細胞に注目の分化に重要な遺伝子の領域がヒストンH3K27のメチル化を網膜全体でうけること、しかし網膜の分化にともない、双極細胞の前駆細胞のみで、脱メチル化がおこる事をみいだした。その結果、当該の遺伝子が網膜のサブセットの細胞で発現が可能になり、双極細胞の分化にいたることを見いだした。その際、脱メチル化酵素であるJmjd3が網膜の介在神経特異的に発現している事をみいだした。さらにこの酵素を、マウス網膜でノックダウンすることにより双極細胞の分化が抑制されることをみいだした。一方、メチル化酵素の網膜特異的ノックアウトは、増殖の阻害が見られるが分化には大きな影響はなかった。増殖についてはArf/Ink４aの発現が著しくあがることが関与している事が明らかになった。以上のように、網膜において、細胞系列特異的な脱メチル化の重要性が明らかになった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The early retinal progenitor-expressed gene Sox11 regulates the timing of the differentiation of retinal cells (2013)
  • Author(s): Usui, A. et al.
  • Journal Title: Development Volume: 140 Pages: 740-750
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selection of RNA aptamers against mouse embryonic stem cells (2012)
  • Author(s): Iwagawa, T et al.
  • Journal Title: Biochimie Volume: 94 Pages: 250-257
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serine/Threonine kinase Melk regulates proliferation and glial differentiation of retinal progenitor cells (2012)
  • Author(s): Saito, R.et al.
  • Journal Title: Can. Sci. Volume: 103 Pages: 42-49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro cell subtype-specific transduction of adeno-associated virus in the mouse and marmoset retinal explant culture (2012)
  • Author(s): Baba, Y. et al.
  • Journal Title: Biochimie Volume: 94 Pages: 2716-2722
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transposon mutagenesis identifies genes that transform neural stem cells intoglioma-initiating cells. (2012)
  • Author(s): Koso, H. et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.,USA Volume: 109 Pages: 2998-3007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of Sox4 and Sox11 is regulated by multiple mechanisms during retinal development (2012)
  • Author(s): Usui, A. et al.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 587 Pages: 358-363
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of syndecan-1 gene promoter during mouse tooth development (2012)
  • Author(s): Iguchi-Ishiguro, H, et al
  • Journal Title: Archives of Oral Biology Volume: 57 Pages: 531-538
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serine/Threonine kinase Melk regulates proliferation and glial differentiation of retinal progenitor cells (2012)
  • Author(s): Saito, R, et al
  • Journal Title: Can.Sci. Volume: 103 Pages: 42-49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dicer plays essential roles for retinal development by regulation of survival and differentiation (2011)
  • Author(s): Iida, et al
  • Journal Title: Invest.Ophthalmol.Vis.Sci. Volume: 52 Pages: 3008-3017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] β-Catenin signaling regulates the timing of cell differentiation in mouse retinal progenitor cells (2011)
  • Author(s): Ouchi, et al
  • Journal Title: Mol.Cell.Neurosci. Volume: 46 Pages: 770-780
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sall3 plays essential roles in horizontal cell maturation through regulation of neurofilament expression levels (2011)
  • Author(s): Baba, et al
  • Journal Title: Biochimie Volume: 93 Pages: 1037-1046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Smyd3 IS required for the development of cardiac and skeletal muscle in zebrafish (2011)
  • Author(s): Fujii, T., et al
  • Journal Title: Plos ONE Volume: 6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sox9 is upstream of microRNA-140 in cartilage (2011)
  • Author(s): Nakamura, Y., et al
  • Journal Title: Appl.Biochem.Biotechnol. Volume: 166 Pages: 64-71
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of Zic family zinc finger transcription factors in the proliferation and differentiation of retinal progenitor cells (2011)
  • Author(s): Watabe, Y., et al
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Conunun. Volume: 415 Pages: 42-47
  • Peer Reviewed