2018 Fiscal Year Research-status Report
神経細胞分化における転写動態の１分子イメージング解析
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17K07109
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
菅生 紀之 大阪大学, 生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (20372625)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子・細胞・神経生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々の研究グループが先駆けて構築した神経細胞における核内１分子イメージング解析の手法によって、神経活動依存的な転写因子動態を明らかにしてきたが、動態と生理的意義には不明な点が多く残されている。本研究ではこれまでの手法を発展させ、マウス及びヒト神経細胞において転写因子と特異的遺伝子座の相互作用、そこから産生される転写産物の量を１分子蛍光イメージングで同時に定量計測する。さらに、神経細胞分化におけるDNA脱メチル化を介した転写制御の動態解析をDNAポリメラーゼβに着目して進める。以上によって、核内分子動態から神経細胞分化・可塑性の原理・法則性を理解することを目指す。
本年度は、（１）ヒト神経細胞での核内１分子イメージング解析を確立するために、ヒトiPS細胞から神経細胞を分化誘導する実験系を確立した。特に、大脳皮質神経細胞と同様の性質を持った細胞を得るために大脳オルガノイドの作製を試み、分子マーカーの時空間的発現が類似する神経細胞を確認することができた。（２）神経細胞分化過程でのDNA脱メチル化制御の動態を明らかにするために、その制御を受ける遺伝子群を特定することを試みた。DNAポリメラーゼβ欠損神経細胞を用いて次世代シーケンサーにより網羅的発現解析（RNAseq）を行い、候補遺伝子群を明らかにすることができた。さらに、定量RT-PCR法によってその中でもある遺伝子群においては、神経細胞が成熟しても継続して発現変化が観察されることから、DNA脱メチル化制御を受けている可能性が高いことが示された。（３）神経細胞分化におけるDNA脱メチル化制御においてDNAポリメラーゼβはゲノム安定性に不可欠であり、それが神経回路形成さらには学習・記憶といった脳機能の構築に繋がることを明らかにした。本研究成果に関して学会発表を行なった。
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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
当初の予定通り、実験はおおむね順調に進んでいる。その一方で、神経活動依存的転写産物の定量には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、継続してmRNAを可視化できるマウス及びヒト細胞株を用いて神経活動依存的転写転写動態のイメージングを目指す。さらに、神経細胞分化におけるDNA脱メチル化機構を介したDNAポリメラーゼβの役割の解析を足がかりにエピジェネティック制御を含めた転写動態解析を進める。
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| Causes of Carryover |
イメージング解析の実験を進める予定であったが、その実験が当初の予定よりも遅れていることから、それに予定していた費用を次年度で使用することとなった。実験を継続して行い、その経費・研究発表の旅費・研究成果の発表に充てる予定である。
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