エピゲノム情報の統合解析による子宮内膜の脱落膜化に伴う遺伝子発現制御機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293343
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 杉野 法広 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10263782)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山縣 芳明 山口大学, 医学部附属病院, 准教授 (30363120) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 子宮内膜 / 脱落膜化 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 転写調節

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、脱落膜化によりゲノム全体にわたりどのようなヒストン修飾変化が誘導されるのかを次世代シーケンサーを用いて解析し、またヒストン修飾変化を伴い発現が変化する遺伝子は脱落膜化に関しどのような生理学的役割を果たしているのかを検討した。
脱落膜化によりゲノム全体にわたり多くの領域でヒストン修飾が変化した。その変化は転写活性化に作用するH3K27acまたはH3K4me3修飾の上昇が主であり、H3K27ac、H3K4me3修飾の低下や転写抑制に働くH3K27me3修飾の変化は少なかった。さらに、ゲノムワイドのmRNA発現変化をRNAシークエンス法で解析した。H3K27acまたはH3K4me3の修飾上昇変化を伴って発現が増加する遺伝子群の特徴をパスウエイ解析で調べたところ、insulin signalingに関連する遺伝子(IRS1, IRS2, INSR, FOXO1, MAPK10) が多く含まれていた。次に、インスリン経路関連遺伝子の役割としてグルコースの取り込みを調べた。脱落膜化の誘導により、グルコースの取り込み能が上昇したが、低グルコース培養下では、脱落膜化によるIGFBP-1とPRL 発現（脱落膜化マーカー遺伝子）の増加が抑制された。この機序として、低グルコース培養下では脱落膜化に関与する転写因子であるFOXO1 のプロモーター領域のH3k27ac が低下し、FOXO1発現が低下することによって、IGFBP-1とPRL 発現が抑制されることが見出された。
ゲノムワイドな解析により、ESCの脱落膜化により多くの遺伝子がヒストン修飾変化を伴い発現が変化することが明らかとなった。特に、脱落膜化によるヒストン修飾を介したインスリン経路遺伝子群の活性化は、グルコースの取り込みを促進し脱落膜化の誘導に貢献しており、脱落膜化における糖代謝の重要性が示された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Changes in gene expression of histone modification enzymes in rat granulosa cells undergoing luteinization during ovulation. (2016)
  • Author(s): Maekawa R, Lee L, Okada M, Asada H, Shinagawa M, Tamura I, Sato S, Tamura H, Yamamoto S, Sugino N
  • Journal Title: Journal of Ovarian Research Volume: 9 Pages: 15
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Histone H3.5 forms an unstable nucleosome and accumulates around transcription start sites in human testis. (2016)
  • Author(s): Urahama T, Harada A, Maehara K, Horikoshi N, Sato K, Sato Y, Shiraishi K, Sugino N, Osakabe A, Tachiwana H, Kagawa W, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H
  • Journal Title: Epigenetics & Chromatin Volume: 9 Pages: 2
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tissue-specific expression of estrogen receptor 1 is regulated by DNA methylation in a T-DMR. (2016)
  • Author(s): Maekawa R, Sato S, Okada M, Lee L, Tamura I, Jozaki K, Kajimura T, Asada H, Yamagata Y, Tamura H, Yamamoto S, Sugino N
  • Journal Title: Molecular Endocrinology Volume: 30 Pages: 335-347
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Retinoic acid has the potential to suppress endometriosis development. (2015)
  • Author(s): Yamagata Y, Takaki E, Shinagawa M, Okada M, Jozaki K, Lee L, Sato S, Maekawa R, Taketani T, Asada H, Tamura H, Nakai A, Sugino N
  • Journal Title: Journal of Ovarian Research Volume: 8 Pages: 49
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Putative epimutagen in maternal peripheral and cord blood samples identified using human induced pluripotent stem cells. (2015)
  • Author(s): Arai Y, Hayakawaa K, Arai D, Ito R, Iwasaki Y, Saito K, Akutsu K, Takatori S, Ishii R, Hayashi R, Izumi S, Sugino N, Kondo F, Horie M, Nakazawa H, Makino T, Hirosawa M, Shiota K, Ohgane J
  • Journal Title: BioMed Research International Volume: 2015 Pages: 1-13
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Melatonin protects the integrity of granulosa cells by reducing oxidative stress in nuclei, mitochondria, and plasma membranes in mice. (2015)
  • Author(s): Tanabe M, Tamura H, Taketani T, Okada M, Lee L, Tamura I, Maekawa R, Aasada H, Yamagata Y, Sugino N
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 61 Pages: 35-41
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 教育講演：黄体化の分子メカニズム (2016)
  • Author(s): 杉野 法広
  • Organizer: 第20回日本生殖内分泌学会
  • Place of Presentation: 神戸市,(神戸国際会議場)
  • Year and Date: 2016-01-09 – 2016-01-09
  • Invited
• [Presentation] Tissue-specific expression of estrogen receptor 1 is regulated by DNA methylation in a T-DMR (tissue-dependent and differentially methylated region). (2015)
  • Author(s): Asada H, Okada M, Tamura H, Sugino N
  • Organizer: The 71th Annual meeting of the American Society of Reproductive Medicine 2015
  • Place of Presentation: Baltimore, USA
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 特別講演：子宮内膜脱落膜化とエピジェネティクス (2015)
  • Author(s): 杉野 法広
  • Organizer: 第132回近畿産科婦人科学会学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市,(神戸国際会議場)
  • Year and Date: 2015-06-27 – 2015-06-27
  • Invited
• [Presentation] Tissue-specific expression of estrogen receptor 1 is regulated by DNA methylation in a T-DMR (tissue-dependent and differentially methylated region). (2015)
  • Author(s): Maekawa R, Okada M, Tamura H, Sugino N.
  • Organizer: 48th Annual Meeting of the Society for the Study on Reproduction
  • Place of Presentation: Puerto Rico, USA
  • Year and Date: 2015-06-18 – 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シンポジウム：着床に伴う脱落膜化とその分子機構 (2015)
  • Author(s): 杉野法広
  • Organizer: 第60回日本生殖医学会
  • Place of Presentation: 横浜市,(パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2015-04-27 – 2015-04-27
  • Invited
• [Presentation] Epigenome-transcriptome-interactome approach facilitates the investigation of undelying epigenetical deregulation in uterine leiomyomas. (2015)
  • Author(s): Maekawa R, Sato S, Jozaki K, Okada M, Shinagawa M, Lee L, Asada H, Taketani T, Yamagata Y, Tamura H, Sugino N.
  • Organizer: IFFS (International Federation of Fertility Society)/JSRM (Japan Society for Reproductive Medicine) International Meeting 2015
  • Place of Presentation: Yokohama, (パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2015-04-26 – 2015-04-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genome-wide analysis of histone modifications in human endometrial stromal cells undergoing decidualization by next-generation sequencing. (2015)
  • Author(s): Jozaki K, Okada M, Maekawa R, Tamura H, Sugino N.
  • Organizer: IFFS (International Federation of Fertility Society)/JSRM (Japan Society for Reproductive Medicine) International Meeting 2015
  • Place of Presentation: Yokohama, (パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2015-04-26 – 2015-04-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生涯研修プログラム：プロゲステロン産生調節 (2015)
  • Author(s): 杉野法広
  • Organizer: 日本産科婦人科学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜市,(パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2015-04-12 – 2015-04-12
  • Invited