2019 Fiscal Year Annual Research Report
Nutrition-dependent regulation of Nodal gene by a novel histone O-GlcNAc modification
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17K15391
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
新井 大祐 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (20624951)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Nodal遺伝子はマウスES細胞においてエピジェネティック制御領域（ERE）により発現誘導されている。先行研究において、EREがグルコース反応性のヒストン修飾であるH2AS40-Gcを受けており、培地中のグルコース濃度により修飾レベルが変化するものの、培地中のグルコース濃度がNodalの発現レベルに影響を与えないことがわかった。EREの中でもOct4モチーフの欠失がNodalの発現レベルを顕著に減少させたが、完全には消失しなかったことから、他の転写誘導経路が働いていると示唆された。本年度はCRISPR/dCas9法によりNodalの領域が転写誘導に重要であるかを検討した。dCas9のエフェクターとして、H3K9me3を介して標的を抑制するKRABドメインを用いた。マウスES細胞で転写開始点近傍からOct4モチーフまでの領域にdCas9-KRABを誘導するとNodalの発現が顕著に低下した。この領域は分化に伴いH3K27me3修飾を受けており、抑制の標的領域であるという過去の知見と一致した。Oct4モチーフより上流の領域は分化に伴いDNAが高メチル化状態となるが、この領域へのdCas9-KRABの効果はマイルドであった。Oct4モチーフ欠失細胞においてEREにdCas9-KRABを誘導すると、Nodalの発現レベルはさらに減少したことから、EREへのエピジェネティックな抑制はOct4以外の転写誘導経路に対しても機能することがわかった。最後に、Oct4と複合体を形成し転写活性化に寄与するヒストン脱メチル化酵素Utxを野生型マウスES細胞でノックダウンしたところ、予想外にNodalの発現上昇が確認された。既報のChIP-seqデータからUtxはERE上に局在することが予想され、直接あるいは間接的にNodalの転写制御に参加している可能性が示された。
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