2019 Fiscal Year Annual Research Report
iPS細胞誘導におけるKlf4を中心とした動的エピゲノム転写制御の分子機構
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19H03203
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
西村 健 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80500610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 綾 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50436276)
久野 朗広 筑波大学, 医学医療系, 助教 (60830122)
林 洋平 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, チームリーダー (90780130)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | iPS細胞 / X染色体再活性化 / Nanog |
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| Outline of Annual Research Achievements |
iPS細胞誘導におけるエピゲノム転写制御機構を解析するために、X染色体再活性化における不活性型X染色体からの転写や、多能性関連遺伝子の転写が開始される機構について解析を行った。
まず初めに、X染色体再活性化開始領域を同定するために、我々独自のiPS細胞誘導中間体（Paused iPS細胞）を用いて、X染色体の再活性化状態が異なる細胞の取得を試みた。我々が開発したSNP cDNA typing法を用いて、不活性型X染色体からのRNA転写を定量した結果、全く転写されていない細胞群から、ほぼ全ての細胞から転写されている細胞群まで、段階的にX染色体再活性化の進行度の異なる細胞を得ることに成功した。次に、その各細胞群に対してRNA-seq解析を行い、X染色体のどの領域から転写が早く起きているか解析した。その結果、異なるiPS細胞誘導において、再現性良く、7.7~8.2Mbの領域から早い時期に転写が起きていたことから、この領域をX染色再活性化開始領域と同定した。
また、ゲノム上の特定の領域に特異的に結合するタンパク質を同定する方法であるCAPTURE法を用いて、多能性誘導に重要なNanog遺伝子のプロモーター領域に結合タンパク質の同定を試みた。その結果、ES細胞においてNanog遺伝子の発現を制御するタンパク質の候補として、Psip1らを同定した。次に、同定したタンパク質の発現をshRNAで抑制して、多能性の変化を解析した結果、いくつかの遺伝子について、Nanog遺伝子の発現低下や、分化誘導時の分化マーカー遺伝子の発現異常が確認された。また、iPS細胞誘導において、これらの遺伝子の発現を抑制した結果、多能性が誘導されなかった。これらの結果から、同定したタンパク質は、Nanog遺伝子のプロモーターに結合し、Nanogの発現誘導や多能性誘導に関係することが示唆された。
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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、初年度にX染色体再活性化開始領域の同定に成功した。
また、ゲノム上の特定の領域に結合するタンパク質を同定する方法は、本研究の鍵となる技術であるが、CAPTURE法によってNanog遺伝子プロモーター領域に結合するタンパク質の同定に成功した。また、実際に同定したタンパク質の発現を抑制した際に、細胞の多能性に変化が生じたことから、CAPTURE法を用いて、特定領域に結合するタンパク質の同定が可能であることが確認できた。
以上の理由から、研究の進捗は概ね順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
X染色体再活性化機構に関しては、データベース等を用いて、開始領域に結合するタンパク質の候補を選定する。そして、それらの発現を抑制した際の、X染色体再活性化への変化を解析することによって、X染色体再活性化に関わる因子の同定と、それらによる再活性化機構の解析を進める。
また、同定したNanog遺伝子の発現制御に関わる因子について、ES細胞からどの細胞への分化誘導に異常が生じているか明らかにし、そこから、多能性維持機構や、受精卵からの初期発生機構についての新たな知見を得ることを試みる。
また、我々が解析対象としている、KLF4量依存的多能性誘導機構の解析を進めるために、KLF4が量依存的に結合する領域に対してCAPTURE法を行い、この量依存的結合に関わるタンパク質を同定する。そして、それらのタンパク質を中心とした、多能性誘導機構の解明を試みる。
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Research Products
(4 results)
