非典型的ポリコーム群MBLR複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 26112516
• 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: 遠藤 充浩 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 特任准教授 (40391883)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 減数分裂 / エピジェネティクス / 転写制御 / 幹細胞 / 生殖細胞 / 発生 / 分化 / 始原生殖細胞 / 転写抑制 / ヒストン修飾 / ES細胞

Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、ポリコーム群Pcgf6(MBLR)の欠損ES細胞を用いた解析を進めた。Pcgf6欠損ES細胞では、減数分裂遺伝子に加えて2細胞期胚遺伝子が脱抑制することが分かった。PCGF6の結合様式をChIP-seq解析を用いて調べたところ、減数分裂遺伝子の転写開始点近傍に強く結合する一方、2細胞期胚遺伝子への結合は認められなかった。PCGF6の減数分裂遺伝子への結合は、PCGF6複合体の構成因子である転写因子MGA/MAXによるE-box配列認識に依存していることを見出した。PCGF6自身はヒストンH2AのE3ユビキチンライゲースであるRING1BとRYBPをリクルートし、H2Aモノユビキチン化修飾を介して標的遺伝子の転写抑制に寄与することが分かった。

今年度はPcgf6欠損マウスを用いた解析も進めた。Pcgf6ヘテロ欠損マウス同士の交配により生じたホモ欠損胚の個体数が、胚盤胞期の時点でメンデルの法則に基づく期待値よりも有意に減少していることが分かった。またPcgf6ホモ欠損4-8細胞期胚において、減数分裂遺伝子と2細胞期胚遺伝子が脱抑制していることも分かった。さらにZp3-Creマウスとの交配により、母性のPcgf6も欠損させた場合の影響を調べた。具体的には、Pcgf6-/-の雄マウスから採取した精子と、Pcgf6(fl/fl)(コントロール)またはPcgf6(fl/fl);Zp3-Cre(tg/+)の雌マウスから過排卵処理で採取した卵を用いて試験管内受精を行い、初期発生への影響を調べた。その結果、母性とZygotic両方のPcgf6を欠損した胚において、2細胞期以降に発生異常が起こる確率がコントロール胚に比べて有意に高いことが分かった。以上より、Pcgf6による減数分裂遺伝子及び2細胞期胚遺伝子の発現抑制が、初期胚発生の正確性や安定性に重要であることが示唆された。

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 of Oxford(英国)
• [Journal Article] The Constrained Maximal Expression Level Owing to Haploidy Shapes Gene Content on the Mammalian X Chromosome. (2015)
  • Author(s): Hurst LD, Ghanbarian AT, Forrest AR; FANTOM consortium, Huminiecki L.
  • Journal Title: PLoS Biol. Volume: 13(12) Issue: 12 Pages: e1002315-e1002315
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1002315
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Application of Gene Expression Trajectories Initiated from ErbB Receptor Activation Highlights the Dynamics of Divergent Promoter Usage. (2015)
  • Author(s): Carbajo D, Magi S, Itoh M, Kawaji H, Lassmann T, Arner E, Forrest AR, Carninci P, Hayashizaki Y, Daub CO; FANTOM consortium, Okada-Hatakeyama M, Mar JC.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 10(12) Issue: 12 Pages: e0144176-e0144176
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0144176
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Gene regulation. Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells (2015)
  • Author(s): Arner E, Daub CO, Vitting-Seerup K, Andersson R, Lilje B, Drabløs F, Lennartsson A, Rönnerblad M, Hrydziuszko O, Vitezic M, Freeman TC, Alhendi AM, Arner P, Axton R, Baillie JK, Beckhouse A, Bodega B, Briggs J, Brombacher F, Davis M, Detmar M, Ehrlund A, Endoh M, Eslami A, Fagiolini M, et al.
  • Journal Title: Science Volume: 347 Issue: 6225 Pages: 1010-1014
  • DOI: 10.1126/science.1259418
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Role for Polycomb group protein MBLR in repression of two-cell- and germline-specific genes in mouse ES cells. (2016)
  • Author(s): Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • Organizer: 国際シンポジウム "生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御"
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2016-02-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Role for Polycomb group protein MBLR in repression of two-cell- and germline-specific genes in mouse ES cells. (2016)
  • Author(s): Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Natsumi Shimizu, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • Organizer: International Symposium for RIKEN Epigenetics Program 2016
  • Place of Presentation: RIKEN, Wako（埼玉県）
  • Year and Date: 2016-02-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Polycomb group protein Pcgf6 assembles an atypical PRC1 that is essential for repression of germline- and two-cell-specific genes in mouse ES cell. (2016)
  • Author(s): Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • Organizer: JSPS-NUS joint symposium 2016
  • Place of Presentation: National University of Singapore
  • Year and Date: 2016-01-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Polycomb group protein Pcgf6 assembles an atypical PRC1 that is essential for repression of germline- and 2-cell specific genes in mouse ES cells. (2016)
  • Author(s): Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • Organizer: 【AMED-CRESTエピゲノム】領域会議
  • Place of Presentation: 熊本県熊本市
  • Year and Date: 2016-01-06
• [Presentation] 非典型的ポリコーム群MBLR複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御. (2015)
  • Author(s): 遠藤充浩、遠藤多美枝、遠藤高帆、信賀順、古関明彦
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Pcgf6-PRC1 complexes mediate H2A ubiquitination and recruit PRC2 at meiosis-related genes dependently of transcription factors Mga/Max. (2015)
  • Author(s): Mitsuhiro Endoh
  • Organizer: IHEC 2015
  • Place of Presentation: Keio Plaza Hotel (Tokyo)
  • Year and Date: 2015-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポリコーム群MBLR複合体による減数分裂遺伝子の転写制御 (2015)
  • Author(s): 遠藤充浩
  • Organizer: 生殖エピゲノム若手勉強会2015
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺（静岡県）
  • Year and Date: 2015-07-22
• [Presentation] iPS細胞技術を用いたヒト免疫細胞への低線量放射線影響の研究 (2015)
  • Author(s): 遠藤充浩、遠藤多美枝、古関明彦、稲葉俊哉、神谷研二
  • Organizer: 第56回原子爆弾後障害研究会
  • Place of Presentation: 広島県広島市
  • Year and Date: 2015-06-07
  • Invited
• [Presentation] Analysis of the effect of low-dose radiation on anti-tumor immune responses using human iPS cell technology. (2015)
  • Author(s): Mitsuhiro Endoh, Tamie Endoh, Haruhiko Koseki, Toshiya Inaba, Kenji Kamiya
  • Organizer: 15th International Congress of Radiation Research (ICRR2015)
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center
  • Year and Date: 2015-05-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MBLR-PRC1ポリコーム複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御 (2014)
  • Author(s): 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-27
• [Presentation] Role of an atypical Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) involving MBLR and Mga/Max in repressing meiosis-related genes in mouse ES cells (2014)
  • Author(s): 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • Organizer: 第12回幹細胞シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [Presentation] MBLR-assembled atypical Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) is directed to meiosis-related genes by Max/Mga and drives PRC2 recruitment (2014)
  • Author(s): 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 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
• [Book] 広島医学69巻4号「iPS細胞技術を用いたヒト免疫細胞への低線量放射線影響の研究」 (2016)
  • Author(s): 遠藤充浩、遠藤多美枝、古関明彦、稲葉俊哉、神谷研二
  • Total Pages: 3
  • Publisher: 広島医学会