2006 Fiscal Year Annual Research Report

哺乳類ポリコーム群遺伝子によるES細胞の未分化性維持・分化の制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	17045038
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	遠藤充浩独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, 研究員 (40391883)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	古関明彦独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, グループディレクター (40225446)
Keywords	ES細胞 / ポリコーム / 転写制御 / クロマチン / ヒストン修飾 / 未分化 / 分化 / 転写抑制
Research Abstract	PRC1ポリコームの構成因子であるRing1AとRing1Bの両遺伝子をコンディショナルに欠損させると、PRC1ポリコーム複合体が消失し、ES細胞は自発的に分化し維持不能であった。Ring1A/Bを欠損したES細胞ではHoxのみならず発生を制御する多くの遺伝子の発現が上昇した。これらの遺伝子座にはRing1Bが直接結合しており、標的遺伝子への結合と転写抑制との間に有為な相関が認められた。Ring1Bを含むPRC1ポリコームの標的遺伝子へのリクルートには、PRC2ポリコームによる標的遺伝子のH3K27のメチル化が必要であり、メチル化H3K27を認識するCbx2とRing1BがインタラクトすることがPRC1ポリコームを標的へ引き寄せるのに不可欠であることを証明した。未分化ES細胞においてPRC1ポリコームは、発生を制御する標的遺伝子座上でPRC2ポリコームによるH3K27のメチル化を維持し、H3K4のメチル化活性やRNAポリメラーゼの結合を制限することにより標的遺伝子の転写抑制状態を維持し、未分化性維持に寄与していることを示した。また、ES細胞の中胚葉系細胞への正常な分化にもRing1Bが必要であり、この過程においてもPRC2ポリコームによるH3K27のメチル化の下流でPRC1ポリコームが働くことを示した。さらに、Oct3/4を欠損させるとPRC2ポリコームEed, Suz12,Ezh2やPRC1ポリコームPhc1の転写量が下がり、PRC2/PRC1ポリコームの標的への結合がグローバルに低下した。Oct3/4欠損ES細胞とRing1A/B欠損ES細胞での遺伝子発現の変化には有為な相関が認められることから、Oct3/4はPRC2ポリコームの転写を正に制御することにより、ポリコームの働きを保証していると考えられた。