Intracellular labile heme: signaling function in cell differentiation and proliferation

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19423
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 菅井 学 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (90303891)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南部 由希子 福井大学, 学術研究院医学系部門, 准教授 (70580380) ; 林 達成 福井大学, 学術研究院医学系部門, 特命助教 (80781111) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: 分化 / 増殖 / ヘム

Outline of Annual Research Achievements

細胞が分化する際、細胞増殖の変化を伴うことは広く知られている事実である。例えば、増殖（分裂）していない血液幹細胞から様々な血液細胞を生み出すためには、血液幹細胞が増殖することが必要である。さらに増殖する血液幹細胞から生み出される様々な血液細胞の前駆細胞は、それぞれの系列に固有の細胞増殖能を持つことも知られているが、細胞増殖と分化を関連付けて制御する分子機構の詳細は不明である。細胞にとって最も基本的な性質である細胞増殖と細胞分化の関係を正しく理解し、その作動原理の全体像を明らかにすることは、生物学に残された重要な課題の一つである。この課題の解明には、細胞増殖と細胞分化を関連付けて制御している新しい因子の同定が必要であると考えられるが、そういった機能を担う因子を同定しようとする試みは今のところ成功していない。申請者は、増殖と分化を結びつける候補機能分子として「細胞内遊離ヘム」に注目した。本研究では、細胞増殖の変化に先行して変動する「細胞内遊離ヘム」が、生体内で分化制御因子として機能している可能性を検証する。本年度は昨年に引き続きFRET型プローブの開発を行ってきたが、良いプローブを作成することは出来なかった。一方、昨年開発した消光型ヘムプローブであるが、細胞内遊離ヘムを本当に正しく検出出来ているのか調べるため、さらに複数の細胞株を用いて「細胞内遊離ヘム」を検出できていることを確認した。本年度はこの消光型遊離ヘムプローブを改良して、「細胞内遊離ヘム」の細胞内局在を調べるためのプローブも作成した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画していたトランスジェニックマウス作成では、計画していた実験に支障が出る可能性が生じたため、新たに複数のトランスジェニックマウスを作成することを計画した。さらに、現在行っているCrisperCas9システムを用いた特定遺伝子座へのトランスジェニックマウス作成の系が不安定であったことから全般的に計画が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

様々な試みで技術的な問題はほぼ解決したため、次年度は目的とするトランスジェニックマウスが得られるものと考えている。このマウスを用いて、細胞分化とヘムの関係を調べる実験を行う予定である。

Causes of Carryover

当初計画していたトランスジェニックマウス作成では、計画していた実験に支障が出る可能性が生じたため、新たに複数のトランスジェニックマウスを作成することが必要になった。さらに、現在行っているCrisperCas9システムを用いた特定遺伝子座へのトランスジェニックマウス作成の系が不安定であったことから全般的に計画が遅れ、次年度使用額が生じた。技術的な問題はほぼ解決したことから、次年度は今回生じた次年度使用額を用いてトランスジェニックマウス作成と作成したマウスを使ったアッセイを行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Dephosphorylation of protamine 2 at serine 56 is crucial for murine sperm maturation in vivo (2019)
  • Author(s): Katsuhiko Itoh, Gen Kondoh, Hitoshi Miyachi, Manabu Sugai, Yoshiyuki Kaneko, Satsuki Kitano, Hitomi Watanabe, Ryota Maeda, Akihiro Imura, Yu Liu, Chizuru Ito, Shigeyoshi Itohara, Kiyotaka Toshimori, and Jun Fujita
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 12 Pages: eaao7232
  • DOI: 10.1126/scisignal.aao7232
  • Peer Reviewed