Molecular dynamics of epigenomic transcriptional regulation by Klf4 in iPSC generation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43050:Genome biology-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Nishimura Ken 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80500610)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: iPS細胞 / Klf4 / 転写制御 / エピジェネティクス

Outline of Final Research Achievements

Production of highly pluripotent iPS cells requires complete epigenetic reprogramming. So, we should understand molecular mechanism of whole genome epigenetic transcriptional regulation (epigenomic transcriptional regulation). Our paused iPSCs are epigenetic intermediates paused at different phase of iPSC generation according to Klf4 dose. We utilized these unique characteristics to mechanistic analyses of the Klf4-dose dependent epigenomic transcriptional regulation during reprogramming. We identified Kdm1a that negatively regulates the transcriptional regulation. Moreover, DNA binding capacity of Klf4 is important for chromatin structure changes, and an increase of these changes can enhance the epigenomic transcriptional regulation.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、高い多能性を獲得した高品質iPS細胞を効率良く誘導する方法の確立につながることが期待される。このような技術は、より安全なiPS細胞を用いた再生医療の実現に大きく貢献すると考えられる。またエピゲノム転写制御は、がん化や細胞分化といった他の生命現象にも深く関わり、それらを制御する方法の確立にもつながることから、大きな学術的、社会的意義があると思われる。