2015 Fiscal Year Annual Research Report
細胞周期と転写制御因子エピプロフィンによる上皮系器官構成細胞の運命決定機構の解明
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15H05032
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中村 卓史 東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (90585324)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福本 敏 東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (30264253)
江草 宏 東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (30379078)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 増殖 / 細胞周期 / 分化 / 運命決定 / 幹細胞 / 転写因子 / 再生医療 / エピプロフィン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、エピプロフィン(Epiprofin, Epfn)よる細胞周期制御と転写制御を介した上皮系器官構成細胞の運命決定機構の解明を目指す。具体的には、Epfn遺伝子欠損マウス（Epfn KO）、上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス（K5-Epfn）の発生歯胚と上皮・毛根、および初代培養細胞ならびに歯原性上皮細胞とケラチノサイト細胞株を用い、Epfnの細胞周期制御の分子機構の解明、細胞増殖・分化時におけるEpfnの蛋白間相互作用ドメインの決定と共役因子の同定を行い、これらの結果を応用しEpfn発現調節による上皮器官組織幹細胞の効率的誘導法の確立を目指す。
本年度は、上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス（K5-Epfn）の解析を中心に進め、同マウスの異所性エナメル芽細胞誘導能を明らかにした。歯胚発生初期におけるEpfnは、細胞増殖を促進させる働きがあるが、歯胚発生後期になると細胞増殖を停止させ、エナメル芽細胞分化を促進させる。この2つの役割の中で、Epfnは歯胚発生初期での歯原性上皮の増殖のみならず、ShhやFGF9の上皮細胞発現誘導を介し、歯原性間葉細胞の増殖にも関与していることが明らかとなった。
歯胚の発生は、上皮組織と間葉組織の分化と増殖がシンクロナイズし進められる。このことから、本年度得られた結果は、これまでの歯の発生過程における上皮間葉相互作用機構の解明に大きく寄与するものと考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス（K5-Epfn）の解析は、ある程度進んだものの、マウスの繁殖能力の低下があり、将来、現在のラインの維持が困難な状況が予想される。次年度以降の研究のため、新しいトランスジェニックマウスラインの作成も視野に入れ進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた結果より、歯原性上皮細胞に発現するEpfnが、歯の発生過程において展開される上皮間葉相互作用を制御している1分子であることが明らかとなった。歯の発生初期、中期、後期に断続的に発現しているEpfnがどのような転写制御を受けているのかも、次年度以降の解析課題として進めていく。具体的には、2箇所存在するEpfnのプロモータ領域をそれぞれクローニングしたレポーターベクターシステムを作成し、様々な増殖因子、例えばShh, FGFs, BMPs, FGFsなどの応答性を歯原性細胞を用いて解析し、どのシグナルにより、どちらのEpfnプロモーターが活性されるかを明らかにしていく。また細胞実験と並行して、in vivoで2種類のEpfnの転写産物の発現局在を解析する。この実験には、Epfnの2つのヴァリアントが有している２つのisoformのエクソン１配列をもとにプローブとし、in situ hybridizationを行い、ステージごとのEpfn ヴァリアントの発現を決定していく。
また、研究計画通り、今年度はEpfn分子のリン酸化部位の決定し、Epfnのリン酸化がどのような生理活性に作用しているのかを解析していく。また、Epfnのリン酸化が、細胞周期調節因子であるE2F1やRbのリン酸化にどのような影響を与えているかも検討していく。
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[Journal Article] Wnt/β-Catenin Regulates the Activity of Epiprofin/Sp6, SHH, FGF, and BMP to Coordinate the Stages of Odontogenesis.2016
Author(s)
Aurrekoetxea, M., Irastorza, I., García-Gallastegui, P., Jiménez-Rojo, R., Nakamura, T., Yamada, Y., Ibarretxe, G., and Unda, F.
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Journal Title
Frontiers in Cell and Developmental Biology
Volume: in press
Pages: 4-25
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Connexin 43 regulates salivary gland branching morphogenesis and FGF10-induced ERK1/2 phosphorylation.2015
Author(s)
Yamada, A., Futagi, M., Fukumoto, E., Saito, K., Yoshizaki, K., Ishikawa, M., Arakaki, M., Hino, R., Sugawara, Y., Nakamura, T., and Fukumoto, S.
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Journal Title
The Journal of biological chemistry.
Volume: 291(2)
Pages: 904-912
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Interaction between Fibronectin and β1 Integrin is Essential for Tooth Development.2015
Author(s)
Saito, K., Fukumoto, E., Yamada, A., Yuasa, K., Yoshizaki, K., Iwamoto, T., Saito, M., Nakamura, T., and Fukumoto, S.
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Journal Title
PLOS one
Volume: 10(4)
Pages: e0121667
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Wnt3a signaling induces murine dental follicle cells to differentiate into cementoblastic/osteoblastic cells via an osterix-dependent pathway.2015
Author(s)
Nemoto, E., Sakisaka, M., Tsuchiya, M., Tamura, M., Nakamura, T., Shimonishi, M., and Shimauchi
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Journal Title
Journal of Periodontal Research
Volume: 51(2)
Pages: 164-174
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Wnt5a attenuates canonical Wnt-induced alkaline phosphatase expression in dental follicle cells.2015
Author(s)
Sakisaka, Y., Tsuchiya, M., Nakamura, T., Tamura, M., Shimauchi, H., and Nemoto, E.
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Journal Title
Experimental Cell Research
Volume: 336(1)
Pages: 85-93
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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