コヒーシンによる染色体構造変化を介した造血細胞分化の制御機構

• Project Area: Molecular mechanisms of cell fate determination in the cells that undergo stepwise differentiation to multiple pathways
• Project/Area Number: 23118515
• 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: Shiga University of Medical Science (2012); Kyoto University (2011)
• Principal Investigator: 縣 保年 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (60263141)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000); Fiscal Year 2012: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2011: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
• Keywords: 遺伝子発現 / 染色体ダイナミクス / コヒーシン / CTCF / クロマチン / エピジェネティクス / 造血系前駆細胞 / ChIP-Seq

Research Abstract

細胞分化における遺伝子発現の変化には、染色体分配に関わるコヒーシンや、インシュレーターに結合するCTCFなどによる染色体のルーピングが関与することが明らかにされつつある。そこで本研究では、これらの因子が、造血系細胞の分化において制御する遺伝子ネットワークを解明することを目的として、T細胞へ分化誘導可能な造血系前駆細胞（EBF KO proB細胞）を用いて以下のような解析を行なった。
まずコヒーシンとCTCFが結合する遺伝子をゲノムワイドに同定するために、未分化なEBF KO proB細胞と、Notchリガンドを発現するストローマ細胞上でIL-7濃度を下げ、T細胞へと分化誘導させたEBF KO proB細胞で、コヒーシンのサブユニットRad21とCTCFに対するChIPを行ない、免疫沈降されたゲノムDNAを次世代シークエンサーによって解析した（ChIP-Seq解析）。その結果多くの結合遺伝子を同定することができた。
次にコヒーシンとCTCFによる遺伝子発現制御や細胞分化能を解析するために、それぞれに対するshRNA発現レトロウイルスベクターを作製し、ノックダウンが確認できた未分化なEBF KO proB細胞と、T細胞へ分化誘導した細胞からmRNAを調製し、マイクロアレイ解析を行なった。その結果、ChIP-Seqで同定されたRad21とCTCFが結合する遺伝子の中に、TCF１、Gata3、Dtx1、Bcl11bなどのT細胞の分化誘導に伴って発現が上昇するT細胞分化の制御遺伝子が存在し、それらの発現がRad21とCTCFのノックダウンによって、さらに上昇することがわかった。そこでT細胞への分化状態を調べたところ、Rad21とCTCFのノックダウンによってT細胞への分化が促進されたことから、コヒーシンとCTCFはこれらの遺伝子の発現を負に制御することにより、分化を抑制する可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Immunohistochemical localization of d-serine dehydratase in chicken tissues. (2014)
  • Author(s): Nishimura Y, Tanaka H, Ishida T, Imai S, Matsusue Y, Agata Y, Horiike K.
  • Journal Title: Acta Histochem. Volume: in press Issue: 5 Pages: 244-4
  • DOI: 10.1016/j.acthis.2013.12.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High expression of nuclear factor 90 (NF90) leads to mitochondrial degradation in skeletal and cardiac muscles (2013)
  • Author(s): Takuma Higuchi
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 8 Pages: e43340-e43340
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0043340
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] E2A and CBP/p300 act in synergy to promote chromatin accessibility of the immunoglobulin | locus. (2012)
  • Author(s): Sakamoto, S., ffakae, K., Anzai, Y., Murai, K., Tamaki, N., Miyazaki, M., Miyazaki, K., Romanow, W. J., Ikawa, T., Kitamura, D., Yanagihira, I., Minato, N., Murre, C., Agata, Y
  • Journal Title: J. Immunol Volume: 188 Issue: 11 Pages: 5547-5560
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1002346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reciprocal control of G1-phase progression is required for Th-POK/Runx3-mediated CD4/8 thymocyte cell fate decision. (2012)
  • Author(s): Sato T, Chiba T, Ohno S, Sato C, Sugoh T, Miyashita K, Akatsuka H, Hozumi K, Okada Y, Iida Y, Akatsuka A, Agata Y, Chiba M, Kohu K, Satake M, Tanabe H, Saya H, Habu S.
  • Journal Title: J Immunol. Volume: 189 Issue: 9 Pages: 4426-4436
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1102748
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imatinib mesylate directly impairs class switch recombination through downregulation of AID. (2012)
  • Author(s): Kawamata T, Lu J, Sato T, Tanaka M, Nagaoka H, Agata Y, Toyoshima T, Yokoyama K, Oyaizu N, Nakamura N, Ando K, Tojo A, Kotani A
  • Journal Title: Blood Volume: 119 Issue: 13 Pages: 3123-3127
  • DOI: 10.1182/blood-2011-01-327932
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The opposing roles of the transcription factor E2A and its antagonist Id3 that orchestrate and enforce the naive fate of T cells. (2011)
  • Author(s): Miyazaki M, Rivera RR, Miyazaki K, Lin YC, Agata Y, Murre C
  • Journal Title: Nat Immunol. Volume: 12 Issue: 10 Pages: 992-1001
  • DOI: 10.1038/ni.2086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of TCR Vγ2 gene rearrangement by the helix-loop-helix protein, E2A. (2011)
  • Author(s): Nozaki M, Wakae K, Tamaki N, Sakamoto S, Ohnishi K, Uejima T, Minato N, Yanagihara I, Agata Y
  • Journal Title: I lit Immunol. Volume: 23 Issue: 5 Pages: 297-305
  • DOI: 10.1093/intimm/dxr005
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 発生段階特異的なTCRγ遺伝子再構成における転写抑制因子Gfi-1の役割.
  • Author(s): 若江亨祥、坂本修士、山下政克、中山俊憲、湊 長博、縣 保年
  • Organizer: 第19回 Kyoto T Cell Conference
  • Place of Presentation: 京都