遺伝子配列特異的エピジェネティック制御によるマウス腹内側核の機能的性差形成

• Project Area: Molecular mechanisms for establishment of sex differences.
• Project/Area Number: 25132706
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 今村 拓也 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90390682)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000); Fiscal Year 2014: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2013: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: アンドロジェン / 脳性分化 / ノンコーディングRNA / エピジェネティック制御 / 腹内側核

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、マウスアンドロジェン受容体(AR)発現の性差形成に焦点を絞り、アンドロジェンとncRNAによる細胞と細胞間連絡の可塑性の人為改変に向けて、ノンコーディングRNA(ncRNA)発現/DNAメチル化情報を指標とした腹内側核細胞群の細胞動態解析を行なっていくものである。
本年度は、次世代シーケンサー解析によるアンドロジェン-ARの細胞内シグナリングを起点とするRNA発現／DNAメチル化変化の同定、に大きな進展があった。当該課題が文科省新学術領域研究「ゲノム支援」の支援課題にも選ばれたため、昨年度までに樹立したアンドロジェン-ARシグナリング駆動細胞株について、ARを特異的に活性化するジヒドロテストステロンで処理したサンプルを作製し、directional RNA-seq解析と、Post-Bisulfite Adapter-Tagging法によるDNAメチローム解析を行うことにより、一塩基レベルでのエピゲノムダイナミクスを評価した。その結果、脳性分化決定前の細胞から樹立した神経幹細胞株は、アンドロジェン-ARシステムによりニューロンへの分化が抑制された一方でアストロサイトへの分化が促進することが分かってきた。興味深いことに、性腺刺激ホルモン放出ホルモンであるGnRHの発現あるいは分泌を制御すると考えられる遺伝子が発現上昇することも明らかとなった。この変化はDNAメチル化変化を伴っており、アンドロジェン-ARシステムはエピゲノムレベルで遺伝子発現を固定することで腹内側核を雄性化し、性に従った内分泌のための神経回路確立に寄与している可能性が考えられた。取得したncRNAによるエピゲノム変換能解析についても進めており、受精卵を用いたアッセイによりncRNAが確かにDNA脱メチル化に機能していることを見つけ、一部Development誌に報告し、プレスリリースを行った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Gene activation-associated long noncoding RNAs function in mouse preimplantation development (2015)
  • Author(s): Hamazaki N, Uesaka M, Nakashima K, Agata K, Imamura T
  • Journal Title: Development Volume: 142 Pages: 910-920
  • DOI: 10.1242/dev.116996
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of hypothalamic arcuate nucleus-specific enhancer region of kiss1 gene in mice. (2015)
  • Author(s): Goto, T., Tomikawa, J., Ikegami, K., Minabe, S., Abe, H., Fukanuma, T., Imamura, T., Takase, K., Sanbo, M., Tomita, K., Hirabayashi, M., Maeda, K., Tsukamura, H., Uenoyama, Y.
  • Journal Title: Mol Endocrinol Volume: 29 Issue: 1 Pages: 121-129
  • DOI: 10.1210/me.2014-1289
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Epigenetic setting and reprogramming for neural cell fate determination and differentiation. (2014)
  • Author(s): Takuya Imamura, Masahiro Uesaka, Kinichi Nakashima
  • Journal Title: Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B Volume: 369 Issue: 1652 Pages: 1652-1652
  • DOI: 10.1098/rstb.2013.0511
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bidirectional promoters are the major source of gene activation-associated non-coding RNAs in mammals. (2014)
  • Author(s): Uesaka M, Nishimura O, Go Y, Nakashima K, Agata K, Imamura T.
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 15 Issue: 1 Pages: 35-35
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-35
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Species-specific repertories of promoter-associated non-coding RNAs may contribute to the diversification of gene expression profile (2015)
  • Author(s): Masahiro Uesaka, Kiyokazu Agata, Kinichi Nakashima, Takuya Imamura
  • Organizer: 第8回神経発生討論会
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス（福岡市）
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [Presentation] Bidirectional promoter-derived antisense noncoding RNA epigenetically regulates irreversible differentiation of PC12 cells (2015)
  • Author(s): Naoki Yamamoto, Kiyokazu Agata, Kinichi Nakashima, Takuya Imamura
  • Organizer: 第8回神経発生討論会
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス（福岡市）
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-20
• [Presentation] 長鎖ncRNAによるほ乳類エピゲノム制御 (2014)
  • Author(s): 今村拓也
  • Organizer: 第157回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北海道大学高等教育推進機構（札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [Presentation] マウス初期胚の全能性を支える遺伝子を活性化するノンコーディングRNAの同定 (2014)
  • Author(s): 濵崎伸彦, 上坂将弘, 中島欽一, 阿形清和, 今村拓也
  • Organizer: 第107回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学（帯広市）
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [Presentation] Potential role for species-specific promoter-associated non-coding RNAs in the diversification of mammalian brain (2014)
  • Author(s): Masahiro Uesaka, Osamu Nishimura, Kinichi Nakashima, Kiyokazu Agata, Takuya Imamura
  • Organizer: 第47回日本発生生物学会年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（名古屋市）
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [Presentation] Promoter-associated noncoding RNAs mediate gene-specific DNA demethylation for mouse preimplantation development (2014)
  • Author(s): Nobuhiko Hamazaki, Masahiro Uesaka, Kinichi Nakashima, Kiyokazu Agata, Takuya Imamura
  • Organizer: 第8回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [Presentation] PC12細胞分化過程におけるエピジェネティック制御に関わる promoter-associated noncoding RNAの機能 (2014)
  • Author(s): 山本直樹、上坂将弘、中島欽一、阿形清和、今村拓也
  • Organizer: 第8回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [Presentation] ノンコーディングRNA群による遺伝子活性化と大脳皮質における多様化 (2014)
  • Author(s): 上坂将弘、西村理、郷康広、中島欽一、阿形清和、今村拓也
  • Organizer: 第七回神経発生討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学（吹田市）
• [Presentation] Mammalian epigenome formation mediated by promoter-associated noncoding RNA (2013)
  • Author(s): Masahiro Uesaka, Osamu Nishimura, Kinichi Nakashima, Kiyokazu Agata, Takuya Imamura
  • Organizer: 第七回エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良市）
• [Presentation] Epigenome formation in the mammalian brain mediated by promoter-associated noncoding RNA (2013)
  • Author(s): Takuya Imamura
  • Organizer: Neuro2013 シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市）
• [Presentation] 霊長類特異的偽遺伝子挿入に由来する非コードRNAによる遺伝子プロモーターのDNA脱メチル化 (2013)
  • Author(s): 上坂将弘、西村理、郷康広、中島欽一、阿形清和、今村拓也
  • Organizer: 第三回NGS現場の会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市）
• [Presentation] PC12細胞を用いた不可逆的神経細胞分化制御に関わるRNAの発現動態解析 (2013)
  • Author(s): 山本直樹、今村拓也
  • Organizer: 第三回NGS現場の会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市）
• [Book] Roles of Epigenetics in the Neural Stem Cell and Neuron: In: J. Peedicayil, D. Grayson, D. Avramopoulos (eds), ISBN 9780124171145 Epigenetics in Psychiatry (2014)
  • Author(s): Naoki Yamamoto, Masahiro Uesaka, Takuya Imamura, Kinichi Nakashima
  • Total Pages: 664
  • Publisher: Elsevier
• [Book] Roles of Epigenetics in the Neural Stem Cell and Neuron (J. Peedicayil, D. Avramopoulos, D.R. Grayson編：Epigenetics in Psychiatry第４章) (2014)
  • Author(s): Naoki Yamamoto, Masahiro Uesaka, Takuya Imamura, Kinichi Nakashima
  • Total Pages: 2000
  • Publisher: Elsevier
• [Remarks] 九大プレスリリース
  • URL: http://www.kyushu-u.ac.jp/pressrelease/2015/2015_02_05.pdf
• [Remarks] 九大医学研究院HP
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/app/modules/information/detail.php?i=753&c=10
• [Remarks] 九大医学系学府HP
  • URL: http://www.grad.med.kyushu-u.ac.jp/researchinfo/detail.php?i=753
• [Remarks] 九州大学医学研究院基盤幹細胞学分野
  • URL: http://www.scb.med.kyushu-u.ac.jp/imamura