赤血球系転写因子の機能と発現制御機構の包括的な解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480183
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 山本 雅之 筑波大学, 基礎医学系, 教授 (50166823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 智 筑波大学, 基礎医学系, 講師 (50271896)
• Keywords: 転写因子 / GATA-1 / GATA-2 / NF-E2 / 赤血球 / 細胞分化 / 造血幹細胞 / ジーンターゲティング

Research Abstract

1.転写因子の転写制御 GATA-1、GATA-2、mafKそれぞれの遺伝子の転写制御機構を、トランスジェニックマウスを用いたレポーターアッセイにより解析した。その結果、造血細胞におけるGATA-1遺伝子の発現制御領域(GIHE)、血液幹細胞と神経管におけるGATA-2遺伝子の発現制御領域、造血細胞と心筋細胞におけるmafK遺伝子の発現制御領域(HCEK)をそれぞれ同定した。GIHEの機能には、GATA配列が必須であり、GATA-1遺伝子の自分自身に対する正のフィードバック制御が存在することが示唆された。また、HCEKの機能もGATA配列に依存しており、mafK遺伝子は造血細胞におけるGATA-1の標的遺伝子であると考えられた。
2.GATA-1の機能 GIHE(上述)の制御下にGATA-1、GATA-2、GATA-3あるいはGATA-1の様々な変異体を発現するトランスジェニックマウスを作成して、これらをGATA-1遺伝子破壊マウスと交配し、貧血による胎生致死というGATA-1遺伝子破壊マウスの表現型をレスキューできるかどうかを検討した。GATA-1と同じプロファイルで発現するGATA-2とGATA-3は、いずれもGATA-1欠損マウスをレスキューできた。また、培養細胞の実験から同定されていた転写活性化領域を欠損するGATA-1変異体でも、GATA-1欠損マウスをレスキューできた。これにより、GATA-1遺伝子の制御機構がGATA-1の機能の重要な基盤になっていることと、培養細胞レベルで検討された分子機能は、必ずしも生体における本来の機能を反映しないことが明らかになった。
3.小Maf群因子の機能 NF-E2は赤血球系細胞の分化に必須の因子であると考えられてきたが、個体レベルでのその重要性は未だに不明であった。我々の作成したmafK:mafG2重欠損マウスにおいて、赤血球膜蛋白質の発現異常が検出され、小Maf群因子が赤血球の膜形成過程において必須の因子であることが明らかになった。これは、赤血球系細胞においてNF-E2を構成する因子の重要性が示された最初の例である。

Research Products

• [Publications] Itoh,K.: "Keapl represses nuclear activation of antioxidant responsive elements by Nrf2 through binding to the N-terminal Neh2 domain."Genes Dev.. 13. 76-86 (1999)
• [Publications] Kobayashi,A.: "Molecular cloning and functional characterization of a new CNC family transcription factor Nrf3."J.Boil.Chem.. 274. 6443-6452 (1999)
• [Publications] Minegishi,N.: "The mouse GATA-2 gene is expressed in the aorta-gonads-mesonephros region."Blood. 93. 4196-4207 (1999)
• [Publications] Kawauchi,S.: "Regulation of lens fiber cell differentiation by transcription factor c-Maf."J.Biol.Chem.. 274. 19254-19260 (1999)
• [Publications] Onodera,K.: "Characterization of the murine mafF gene."J.Biol.Chem.. 274. 21162-21169 (1999)
• [Publications] Yoshida,C.: "Long range interaction of cis-DNA elements medeated by architectural transcription factor-Bachl."Genes Cells. 4. 643-655 (1999)
• [Publications] Nakajima,O.: "Heme deficiency in erythroid linege causes differentiation arrest cytoplasmic iron overload."EMBO J.. 18. 6282-6289 (1999)
• [Publications] Nishimura,S.: "A GATA box in the GATA-1 gene hematopoietic enhancer is critical element in the network of GATA factors and sites that regulate this gene"Mol.Cell.Biol.. 20. 713-723 (2000)
• [Publications] Kobayashi,A.: "A combinatorial code for gene expression generated by transcription factor Bach2 and MAZR(MAZ-related factor)through BTB/POZ domain"Mol.Cell.Biol.. 20. 1733-1746 (2000)
• [Publications] Pan,X.: "Identification of human GATA-2 gene distal IS exon and its expression in hematopoietic stem cell fractions."J.Biochem.. 127. 105-112 (2000)
• [Publications] Onodera,K.: "Perinatal Synthetic Lethality and Hematopoietic Defects in Compound mafG::mafK Mutant Mice."EMBO.J.. (印刷中). (2000)