造血幹細胞の自己複製と分化の誘導を掛け分ける分子基盤

• Project Area: Molecular mechanisms of cell fate determination in the cells that undergo stepwise differentiation to multiple pathways
• Project/Area Number: 23118519
• 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: Hiroshima University
• Principal Investigator: 瀧原 義宏 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (60226967)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2012: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2011: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 造血幹細胞 / 自己複製 / 分化 / Geminin / ポリコーム複合体1 / Hoxb4 / Hoxa9

Outline of Annual Research Achievements

研究室ではまず造血幹細胞の活性を支持する２大内的因子であるポリコーム複合体1やHoxb4が供にDNA複製制御因子Gemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能していることを独自に明らかにした。Gemininは細胞の増殖と分化を同時に制御する分子機能を有することが知られていることから、Gemininが造血幹細胞の自己複製と分化の誘導を掛け分ける中核因子として機能していることが予測された。そこで、本研究ではまずHoxb4だけでなく、白血病発症との関連が知られているHoxa9も同様にGemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能することを明らかにした。そしてさらにポリコーム複合体1のメンバーでGemininとの結合ドメインを提供するScmh1ののノックアウトマウスを作製し、ポリコーム複合体1及びHoxba9やHoxb4によってGemininが一定の恒常性を保ちながら発現制御されていることを明らかにした。次に、造血幹細胞制御におけるGemininの機能を詳細に明らかにすることを目的として、Geminin遺伝子に蛍光タンパク質遺伝子EYFPをノックインし、Geminin-EYFP融合タンパク質が発現するようにしたGeminin-EYFPノックインマウスを作製するとともに、ホモ接合型Geminin-EYFPノックインマウスの胎仔線維芽細胞からiPS 細胞を作製した。また、レトロウイルスベク-やGeminininに対するshRNAを用いてGemininの発現を自在に操作できる実験系の開発を行った。そして、Geminin量を操作することによって、造血幹細胞の活性を操作できることを明らかにした。今後、造血幹細胞が自己複製する際にGemininの発現がどのように調節され、未分化性を保ちつつ細胞増殖するのかについて理解を深める必要がある。

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] Scmh1 has E3 ubiquitin ligase activity for Geminin and histone H2A and regulates Geminin stability directly or indirectly via transcription repression of Hoxa9 and Hoxb4 (2013)
  • Author(s): Yasunaga, S., Ohtsubo, M., Ohno, Y., Saeki, K., Kurogi. T., Tanaka-Okamoto, M., Ishizaki, H., Shirai, M., Mihara, K., Brock, H. W., Miyoshi, J. & Takihara Y
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: 33(4) Issue: 4 Pages: 644-660
  • DOI: 10.1128/mcb.00974-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hoxa9 transduction induces mouse hematopoietic stem and progenitor cell activity through direct down-regulation of Geminin. (2013)
  • Author(s): Ohno, Y., Yasunaga, S., Janmohamed, S., Ohtubo, M., Mihara, K., Iscove, N., Takihara, Y.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8(1) Issue: 1 Pages: e53161-e53161
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0053161
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MK3 controls Polycomb-target gene expression via negative feedback on ERK. (2013)
  • Author(s): Prickaerts, P.
  • Journal Title: Epigenetics Chromatin Volume: 5 Issue: 1 Pages: 12-12
  • DOI: 10.1186/1756-8935-5-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aurora-A controls pre-replicative complex formation and DNA replication by promoting the stabilization of geminin in mitosis. (2013)
  • Author(s): Tsunematsu, T.
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] T-cell immunotherapy with a chimeric receptor against CD38 is effective in eliminating myeloma cells (2012)
  • Author(s): Mihara, K.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 26 Pages: 365-367
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of BMI-1 correlates with drug resistance in B-cell lymphoma through the stabilization of survivin expression (2012)
  • Author(s): Bhattacharyya, J.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 103 Pages: 34-41
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decreased expression in nuclear factor kappaB essential modulator due to a novel splice-site mutation caused X-inked ectodermal dysplasia (2011)
  • Author(s): Karakawa, S.
  • Journal Title: J.Clin.Immunol. Volume: 31 Pages: 762-772
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Scmh1 is required for maintaining hematopoietic homeostasis through the molecular network governing Geminin expression. (2012)
  • Author(s): Ohno, Y.
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Molecular role for Geminin in E2F-mediated transcriptional regulation. (2012)
  • Author(s): Saeki, K.
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Scmh1 regulates Geminin through the ubiquitin-proteasome systems to govern hematopoie (2012)
  • Author(s): Yasunaga, S.
  • Organizer: 第73回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-10-19
• [Presentation] Repression of Geminin plays an important role in Hoxa9-induced hematopoiesis and leukemogenesis. (2012)
  • Author(s): Ohno, Y.
  • Organizer: leukemogenesis. 第73回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-10-19
• [Presentation] Novel molecular regulatory network governing Geminin maintains hematopoietic homeostasis. (2012)
  • Author(s): Takihara, Y.
  • Organizer: 41st annual scientific meeting of the international society for hematology and stem cells
  • Place of Presentation: Amsterdam, Netherland
  • Year and Date: 2012-08-23
• [Presentation] Current hematopoietic stem cell transplantation therapy and the perspective (2012)
  • Author(s): Takihara, Y.
  • Organizer: The 1^<st> international symposium on phoenix leader education program for renaissance from radiation disaster
  • Place of Presentation: Hiroshima(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-21
• [Remarks]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/dscb/
• [Remarks]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/dscb/