H3K9脱メチル化エピゲノムによる生殖細胞の機能制御

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 26112509
• 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 Tokushima
• Principal Investigator: 立花 誠 徳島大学, 疾患酵素学研究センター, 教授 (80303915)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: エピジェネティクス / 生殖細胞 / ヒストン / メチル化 / 脱メチル化

Outline of Annual Research Achievements

ヒストンH3の9番目のリジン残基（H3K9）のメチル化修飾は、転写が抑制されたクロマチンの代表的なエピジェネティックマークであり、その触媒酵素や認識分子は、分裂酵母から ヒトに至るまで高度に保存されている。我々は過去の研究成果によって、H3K9のメチル化修飾が生殖細胞の様々な 分化の過程で大きく変動することを見いだしていた。本研究では、その生理的な意義を明らかすることが目的とし、H3K9脱メチル化酵素Jmjd1a/bの生殖細胞特異的な遺伝子改変マウスを作出し、その表現型解析を行った。
Jmjd1a-KO; Jmjd1b-WTでは精子の伸長過程が阻害されていた。これは、通常方法によるJmjd1a全身欠損マウスの表現型と一致していた。このことは、Jmjd1a-KOマウスにおける精子形成不全の表現型は、体細胞側の機能不全ではなく、生殖細胞側の機能不全に起因することを示している。一方でJmjd1bの遺伝子量による影響を調べるため、下記遺伝子型の精巣の組織解析を行なった。Jmjd1a-KO; Jmjd1b-Hetの生殖細胞の分化を調べた結果、Jmjd1a-KO; Jmjd1b-WTより表現型の重篤化が観察された。具体的には、殆どの生殖細胞で減数分裂が完了せず、減数分裂前期で生殖細胞の分化が停止していた。Jmjd1a-WT;Jmjd1b-KOとJmjd1a-Het; Jmjd1b-KOの表現型を比較した結果、後者は前者に比べて精子数の減少が観察された。これらの結果からJmjd1aとJmjd1bには、遺伝的に相乗的相互作用があることが明らかになった。さらに、Jmjd1a/bの双方が完全に無くなった場合の生殖細胞の分化を解析した。Jmjd1a-KO; Jmjd1b-KOの精細管には半数体細胞、減数分裂期細胞、精原細胞のいずれの生殖細胞も存在していなかった。これにより、Jmjd1aとJmjd1bは雄性生殖細胞の維持に必須であることが明らかになった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University Hospital Freiburg(Germany)
• [Int'l Joint Research] University of Tennessee(米国)
• [Journal Article] Epigenetics of Sex Determination in Mammals Tachibana M. (2016)
  • Author(s): Tachibana M.
  • Journal Title: Reproductive Medicine and Biology Volume: 15 Issue: 2 Pages: 59-67
  • DOI: 10.1007/s12522-015-0223-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a general-purpose method for cell purification using Cre/loxP-mediated recombination. (2015)
  • Author(s): Kuroki S, Akiyoshi M, Ideguchi K, Kitano S, Miyachi H, Hirose M, Mise N, Abe K, Ogura A, Tachibana M.
  • Journal Title: Genesis. Volume: 53(6) Issue: 6 Pages: 387-93
  • DOI: 10.1002/dvg.22863
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] H3K9MTase G9a is essential for the differentiation and growth of tenocytes in vitro (2015)
  • Author(s): Wada S, Ideno H, Shimada A, Kamiunten T, Nakamura Y, Nakashima K, Kimura H, Shinkai Y, Tachibana M, Nifuji A.
  • Journal Title: Histochem Cell Biol. Volume: in press Issue: 1 Pages: 13-20
  • DOI: 10.1007/s00418-015-1318-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Epigenetic regulation of mammalian sex determination (2015)
  • Author(s): Tachibana M.
  • Journal Title: The Journal of Medical Investigation Volume: 62 Issue: 1.2 Pages: 19-23
  • DOI: 10.2152/jmi.62.19
  • NAID: 130005129692
  • ISSN: 1343-1420, 1349-6867
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Hypoxia-Inducible Epigenetic Regulators Jmjd1a and G9a Provide a Mechanistic Link between Angiogenesis and Tumor Growth. (2014)
  • Author(s): Ueda J, Ho JC2, Lee KL, Kitajima S, Yang H, Sun W, Fukuhara N, Zaiden N, Chan SL, Tachibana M, Shinkai Y, Kato H ,Poellinger L.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: 34 Issue: 19 Pages: 3702-3720
  • DOI: 10.1128/mcb.00099-14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transgenic Expression of Map3k4 Rescues T-associated Sex Reversal (Tas) in Mice (2014)
  • Author(s): Warr N, Siggers P, Carréa GA, Bogani D, Brixey R, Akiyoshi M, Tachibana M, Lydia Teboul L, Wells S, Sanderson J and *Greenfield A
  • Journal Title: Hum. Mol. Genetics Volume: 23 Issue: 11 Pages: 3035-3044
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ヒストンのメチル化と脱メチル化による生命機能制御 (2016)
  • Author(s): 立花誠
  • Organizer: X染色体研究会
  • Place of Presentation: 鳥取大学医学部臨床講義棟（鳥取県米子市）
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] ヒストンのメチル化修飾による高次生命現象の制御 (2016)
  • Author(s): 立花誠
  • Organizer: 共同利用・共同研究｢酵素学研究拠点｣シンポジウム
  • Place of Presentation: 北里大学薬学部コンベンションホール（東京都港区）
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Invited
• [Presentation] マウス性決定のエピジェネティックな制御機構 (2015)
  • Author(s): 立花誠
  • Organizer: 湯島性分化勉強会
  • Place of Presentation: 東京ガーデンパレス（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-10-22
  • Invited
• [Presentation] マウス性決定のエピジェネティックな制御機構 (2015)
  • Author(s): 立花誠
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 東京一ツ橋学術総合センター（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-25
  • Invited
• [Presentation] エピゲノム調節によるほ乳類の性決定機構 (2014)
  • Author(s): 立花誠
  • Organizer: 第59回日本生殖医学会学術講演会・総会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル
  • Year and Date: 2014-12-04
  • Invited
• [Presentation] マウス性決定のエピジェネティックな制御機構 (2014)
  • Author(s): 立花誠
  • Organizer: 第32回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • Place of Presentation: ハイアット リージェンシー東京（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2014-07-31
  • Invited
• [Remarks] 徳島大学疾患酵素学研究センター 立花研究室
  • URL: https://ouyoukouso01.ait231.tokushima-u.ac.jp/