ポリコーム群タンパク質による神経幹細胞の多分化能制限メカニズムの解析

• Project Area: Molecular mechanisms of cell fate determination in the cells that undergo stepwise differentiation to multiple pathways
• Project/Area Number: 23118509
• 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: 平林 祐介 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (80447391)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2012: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2011: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: ポリコーム / 多分化能 / 幹細胞 / 大脳皮質

Outline of Annual Research Achievements

発生のどのステップの細胞も同じゲノムを持っているが、非常に初期の幹細胞は広範な細胞への多分化能を持ち、発生がより進んでから現れる組織幹細胞の分化能は制限されている。大脳皮質神経幹細胞も発生が進むにつれ多分化能を失って行く。
我々は最近、この発生時期依存的な（細胞自律的な）神経系前駆細胞の分化運命転換に、ポリコーム群タンパク質複合体（PcG）が関与することを見いだした（Hirabayashi et al. Neuron 2009）。しかしながら、各発生時期において、PcGにより触媒されるヒストン修飾（H3K27me3）がゲノム上のどの部位で起きているかについては殆どわかっていない。そこで本研究では、各発生段階の神経幹細胞を大脳新皮質から単離し、H3K27me3のChIP-seqを行い、「発生の時間」がゲノム上のいかなる情報に転換されて「幹細胞の運命」につながるのかを理解することを試みた。
本研究課題においてはこれまでに、胎生12, 14, 16, 18日目のマウス胎児大脳皮質より神経幹細胞をFACSにより単離し、H3K27me3抗体によるChIP-seqを行った。その結果、発生時期に依存してPcGにより発現が抑制される遺伝子座を複数同定した。これらの遺伝子座におけるH3K27me3の修飾パターンを詳細に調べたところ、いくつかの遺伝子座においては共通の特徴的なパターンを見出すことができた。この特徴的なパターンの解析により、分化能の制限の分子実体が明らかになるのではないかと考えている。

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] HMGA regulates the global chromatin state and neurogenic potential in neocortical precursor cells. (2012)
  • Author(s): Kishi, Y.,〓 Fuiii. Y.〓 Hirabayashi, Y. and Gotoh, Y.(〓These authors contributed equally to this work.)
  • Journal Title: Nature Neuroscience Volume: 15 Issue: 8 Pages: 1123-1133
  • DOI: 10.1038/nn.3165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A noncoding RNA regulates the neurogenin1 gene locus during mouse neocortical development (2012)
  • Author(s): Onoguchi M, Hirabayashi Y, Koseki H, Gotoh Y.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Volume: 109 Issue: 42 Pages: 16939-16944
  • DOI: 10.1073/pnas.1202956109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PDK1 regulates the generation of oligodendrocyte precursor cells at an early stage of mouse telencephalic development (2012)
  • Author(s): Watatani K, Hirabayashi Y, Itoh Y, Gotoh Y.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 17 Issue: 4 Pages: 326-335
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01591.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Gene Regulation by Polycomb Group Proteins in the Neocortical Neural Precursor Cells (2013)
  • Author(s): Hirabayashi Y, Morimoto-Suzki N, Tsuboi M, Koseki H, Gotoh Y.
  • Organizer: Keystone Symposia “Neurogenesis”
  • Place of Presentation: Santa Fe, USA
  • Year and Date: 2013-02-03
• [Presentation] Gene Regulation by Polycomb Group Proteins in the Neocortical Neural Precursor Cells (2012)
  • Author(s): Hirabayashi Y, Morimoto-Suzki N, Tsuboi M, Koseki H, Suzuki Y, Sugano S, Gotoh Y.
  • Organizer: International Symposium on genetic and epigenetic control of cell fate
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2012-11-06
• [Presentation] Wntシグナルによる大脳皮質神経幹細胞の運命制御機構 (2012)
  • Author(s): 平林祐介、小野口真広、桑原篤、徐源江、酒井寛、後藤由季子
  • Organizer: 特定領域研究「細胞増殖制御」 終了シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-08-30
  • Invited
• [Presentation] Gene Regulation by Polycomb Group Proteins in the Neocortical Neural Precursor Cells (2012)
  • Author(s): Hirabayashi Y, Morimoto-Suzki N, Tsuboi M, Koseki H, Gotoh Y.
  • Organizer: ISSCR 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] Temporal changes of the Polycomb targets in the neocortical neural precursor cells (2012)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Nao Morimoto-Suzki, Masafumi Tsuboi, Yukiko Gotoh
  • Organizer: 東京大学グローバルCOEリトリート
  • Place of Presentation: 八ヶ岳ロイヤルホテル(山梨県北杜市)
• [Presentation] Temporal changes of the Polycomb targets in the neocortical neural precursor cells (2012)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Nao Morimoto-Suzki, Masafumi Tsuboi, Haruhiko Koseki, Yukiko Gotoh
  • Organizer: The 59th NIBB Conference (1st International Symposium), Neocortical Organization
  • Place of Presentation: Okazaki, Japan
• [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 (2011)
  • Author(s): 平林祐介、森本菜央、小野口真広、壷井將史、後藤由季子
  • Organizer: 新学術領域「多方向かつ段階的に進行する細胞分化における運命決定メカニズムの解明」第二回領域班会議
  • Place of Presentation: 軽井沢プリンスホテル(長野県軽井沢町)
• [Presentation] Gene regulation by polycomb group proteins in the neocortical neural precursor cells (2011)
  • Author(s): Yusuke Hirabayashi, Nao Morimoto-Suzki, Masafumi Tsuboi, Haruhiko Koseki, Yukiko Gotoh
  • Organizer: Joint CSH Asia/ISSCR Conference on Cellular Programs & Reprogramming
  • Place of Presentation: Suzhou, China
• [Remarks]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/celltech/