2016 Fiscal Year Research-status Report
Bcl11bによる嗅神経細胞の二者択一的運命決定の制御機構
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16K07366
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣田 順二 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (60405339)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 嗅覚受容体 / 嗅神経細胞 / 神経分化 / 運命決定 / 転写因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マウス嗅覚受容体（OR）は、系統学的に魚類のORに類似したClass I型と陸棲動物特異的なClass II型の2つに分類される。嗅神経細胞は、その分化過程においてClass I型かClass II型かの二者択一的な細胞運命決定をおこない、いずれかのクラスのOR遺伝子を一つだけ発現する。これまでの研究で転写因子Bcl11bが嗅神経細胞の運命決定を制御していることを明らかにしている（未発表データ）。本研究課題では、その分子機構の解明に取り組んでいる。まずマウス遺伝学的手法を用いた解析から、Bcl11bがClass I OR遺伝子発現を負に制御していることを明らかにした。マウスゲノム上には158個のClass I ORが第7染色体上に3Mbの単一遺伝子クラスターを形成して存在する。我々は、独自にこの巨大なClass I OR遺伝子クラスターを制御するエンハンサー領域（J-element）を同定した（投稿中）。興味深いことに、Bcll11bはJ-elementのエンハンサー活性に抑制的に作用することが明らかになった。つまりBcll1bはClass I ORのエンハンサー、J-elementを負に制御することでClass I型の運命を抑制していると考えられる。
本研究では嗅覚系と同じ化学感覚である味覚系（舌上皮）にも研究を広げることでBcll11bの化学感覚細胞分化における機能を明らかにしたいと考え、舌上皮におけるBcl11bの機能解析をおこなった。Bcl11bは舌・軟口蓋の上皮基底細胞に発現していた。Bcl11b欠損マウスでは味細胞産生に異常は無かったが、舌乳頭、特に糸状乳頭の形態形成に異常が認められた。糸状乳頭を構築するハードケラチンや角化関連遺伝子の発現が減少していたことから、Bcl11bは舌乳頭、中でも角化上皮である糸状乳頭の形成において重要な役割を持つことを明らかにした。
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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
研究計画１「Bcl11b機能欠失型および獲得型変異マウスを用いたBcl11bの細胞運命の制御機構の解明」では、当初の研究計画である①「Bcl11b機能獲得型変異マウスの作成」は本課題採択時には達成でき、さらに②「Bcl11b機能獲得型変異マウスの解析」も完了し、Bcl11bがClass I OR遺伝子発現を負に制御するという興味深いデータを得ることができた。
研究計画２「嗅神経細胞のBcl11bが制御する標的遺伝子・ゲノム領域の同定」では、Bcl11b機能獲得型変異マウスを用いたマイクロアレイ解析を予定していたが、解析方法をRNA-seqに変更して実施した。その結果、個体数１のデータであるが、計画１の結果を指示するデータを得ることができた。現在、個体数を増やし、再現性の確認をおこなっている。
研究計画３「嗅神経細胞の運命選択の破綻が嗅覚行動に及ぼす影響の解明」については当初H29年度以降の実施を予定していたが、計画を前倒し、嗅神経細胞特異的Bcl11b遺伝子欠損マウスの行動解析を始めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
およそ実験計画の通り、もしくは計画より早めに研究が進んでいる。今後も計画に従って研究を推進する。
計画変更：計画２「嗅神経細胞のBcl11bが制御する標的遺伝子・ゲノム領域の同定」では、Bcl11b機能欠失型およびBcl11b機能獲得型変異によって影響を受ける遺伝子、つまりBcl11bの下流に位置する遺伝子を網羅的に同定することを目的とし、マイクロアレイによる解析を計画したが、それをRNA-seqによる解析に変更し、推進することとした。
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| Causes of Carryover |
OR遺伝子発現変化の解析手法として、DNAマイクロアレイを用いた解析を予定していたが、OR遺伝子以外の発現解析を網羅的におこなうためにRNA-seqによる解析に計画を変更した。H28年度は予備的実験をおこなったため、その解析にかかる費用に余剰が生じた。
また、予定していた技術補佐員の雇用が２ヶ月と当初の予定よりも短くなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額としなった経費については、当初予定していたDNAマイクロアレイ解析にかわり、RNA-seq解析にかかる試薬、解析費用に使用し、計画2-1「 Bcl11bの下流遺伝子の網羅的同定」を実施する。さらにH29年度計画である「Bcl11bとClass Iエンハンサー領域の直接的相互作用の解析」をさらに進めるとともに、「Bcl11b結合ゲノム領域の網羅的同定」に取り組む予定である。
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Research Products
(9 results)
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[Presentation] Bcl11b Governs the Binary Fate of Olfactory Sensory Neurons2016
Author(s)
Takayuki Enomoto, Hidefumi Nishida, Tetsuo Iwata, Kanako Nakayama, Akito Fujita, Takahiro Kashiwagi, Rei Kajitani, Takehiko Ito, Makoto Ohmoto, Ichiro Matsumoto, and Junji Hirota
Organizer
The 14th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
Place of Presentation
Fukuoka
Year and Date
2016-12-03 – 2016-12-04
Int'l Joint Research
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