多能性幹細胞が生殖細胞へ変換することを抑制する分子機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25650104
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 松居 靖久 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (40241575)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 一也 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50360110)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 多能性幹細胞 / 生殖細胞 / RNA干渉法 / プラナリア / ニワトリ / Max / Brg1

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、これまでの我々のマウスES細胞での研究で明らかになった、生殖細胞特異的な遺伝子の発現が多能性幹細胞で抑制される分子機構について、動物種を越えて保存されている可能性を検討することを目的とする。そのために、マウスES細胞で生殖細胞特異的遺伝子の発現を抑制するMax, Brg1について、プラナリアおよびニワトリ胚でノックダウン(KD)を行い、生殖細胞特異的遺伝子の発現変化を調べた。プラナリアでのMax-KDについては、調べた6種類の生殖細胞特異的遺伝子のうち、２種類の遺伝子の発現がKDに依存して有意な発現上昇を示すことがわかった。またBrg1-KDでは、この６種類の遺伝子の中でMax-KDの場合とは異なる３種類の遺伝子の発現が有意に上昇した。これらの結果から、プラナリアではマウスES細胞とは異なりMaxは一部の生殖細胞特異的遺伝子の発現抑制に係わっていると考えられた。またニワトリ初期胚の多能性幹細胞であるブラストダーム細胞を培養し、shRNA発現ベクターを導入することによりMax-KDが効率良く起こることを確認した。さらにこの条件でMax-KDを行うと、調べた３種類の生殖細胞特異的遺伝子の中で１つの遺伝子は有意に発現上昇、２番目の遺伝子は上昇傾向、残りの１遺伝子は減少傾向を示すことがわかり、ニワトリにおいてもMax-KDの効果がマウスES細胞とは異なると考えられた。一方、有意に発現上昇した１遺伝子についてタンパクレベルでの発現を免疫染色により調べたところ、発現細胞数が有意に増加することが明らかになり、Max-KDによりより多くの生殖細胞が形成される可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Loss of MAX results in meiotic entry in mouse embryonic and germline stem cells. (2016)
  • Author(s): Suzuki, A., Hirasaki, M., Hishida, T., Wu, J., Okamura, D., Ueda, A., Nishimoto, M., Nakachi, Y., Mizuno, Y., Okazaki, Y., Matsui, Y., Izpisua Belmonte, J.C., Okuda, A.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Pages: 11056
  • DOI: 10.1038/ncomms11056
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sall4 is essential for mouse primordial germ cell specification by suppressing somatic cell program genes (2015)
  • Author(s): Yamaguchi, Y. L., Satomi S. Tanaka, S. S., Kumagai, M, Yuka Fujimoto, Y., Terabayashi, T., Matsui, Y. and Nishinakamura, Y.
  • Journal Title: Stem Cells Volume: 33 Pages: 289-300
  • DOI: 10.1002/stem.1853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel sex-dependent differentially methylated regions are demethylated in adult male mouse livers. (2015)
  • Author(s): Ito, S., Hirabayashi, K., Moriishi, K. Matsui, Y., Moriya, K., Koike, K., Matsuura, Y., Shiota, K. and Yagi, S.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 462 Pages: 332-338
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.04.137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mice doubly-deficient in the Arf GAPs SMAP1 and SMAP2 exhibit embryonic lethality. (2015)
  • Author(s): Sumiyoshi, M, Masuda, N., Tanuma, N., Ogoh, H., Imai, E., Otsuka, M., Hayakawa, N., Ohno, K., Matsui, Y., Hara, K., Gotoh, R., Suzuki, M., Rai, S., Tanaka, H., Matsumura, I., Shima, H., Watanabe, T.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 589 Pages: 2754-2762
  • DOI: org/10.1016/j.febslet.2015.07.050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sex Specification and Heterogeneity of Primordial Germ Cells in Mice. (2015)
  • Author(s): Sakashita, A., Kawabata, Y., Jincho, Y., Tajima, S., Kumamoto, S., Kobayashi, H., Matsui, Y. and Kono, T
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Pages: e0144836
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0144836
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The protein phosphatase 6 catalytic subunit (Ppp6c) is indispensable for proper post-implantation embryogenesis. (2015)
  • Author(s): Ogoh, H., Tanuma, N., Matsui, Y., Hayakawa, N., Inagaki, A., Sumiyoshi, M., Momoi, Y., Kishimoto, A., Suzuki, M., Sasaki, N., Ohuchi, T., Nomura, M., Teruya, Y., Yasuda, K., Watanabe, T., Shima, H.
  • Journal Title: Mechanisms of Development Volume: 139 Pages: 1-9
  • DOI: org/10.1016/j.mod.2016.02.001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] An RNAi screen for histone modifier genes involved in development of primordial germ cells in mice (2016)
  • Author(s): K. Mochizuki, H. Yokoyama and Y. Matsui.
  • Organizer: KEYSTONE SYMPOSIA on Molecular and Cellular Biology
  • Place of Presentation: British Columbia, Canada
  • Year and Date: 2016-03-20 – 2016-03-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス胎仔線維芽細胞から始原生殖細胞を直接誘導する試み (2015)
  • Author(s): 関中 保、野瀬俊明、松居靖久
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会・第８８回日本生化学会大会・合同大会
  • Place of Presentation: 神戸、神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-03 – 2015-12-04
• [Presentation] Identification and characterization of mouse cancer/tesits aitigen genes. (2015)
  • Author(s): Nana Aoki, Kentaro Mochizuki, Yasuhisa Matsui
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会・第８８回日本生化学会大会・合同大会
  • Place of Presentation: 神戸、神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] Dnd1変異マウスの始原生殖細胞におけるヒストン修飾解析 (2015)
  • Author(s): 顧巍、望月研太郎、松居靖久
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会・第８８回日本生化学会大会・合同大会
  • Place of Presentation: 神戸、神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ナイーブ型多能性幹細胞を生殖細胞に直接変換する試み (2015)
  • Author(s): 松居靖久
  • Organizer: 第108回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎、宮崎大学
  • Year and Date: 2015-09-28
  • Invited
• [Presentation] Analysis of the machanisms that promote the reprogramming in Akt-acivated rimordial germ cells. (2015)
  • Author(s): Asuka Takehara, Yuko Tokitake, Yasuhisa Mastui.
  • Organizer: 48th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • Place of Presentation: 筑波、つくば国際会議場
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-05
• [Presentation] An attempt of direct reprogramming of mouse embryonic fibroblasts into primordial germ cells. (2015)
  • Author(s): Tamotsu Sekinaka, Toshiaki Noce, Yasuhisa Matsui
  • Organizer: 48th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • Place of Presentation: 筑波、つくば国際会議場
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-05
• [Presentation] An RNAi screen for histone modifier genes involved in primordial germ cell fate determination in mice. (2015)
  • Author(s): Kentaro Mochizuki, Yasuhisa Matsui
  • Organizer: 48th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • Place of Presentation: 筑波、つくば国際会議場
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-05
• [Presentation] 始原生殖細胞の分化と再プログラム化の分子機構 (2015)
  • Author(s): 松居靖久
  • Organizer: 第60回日本生殖医学会学術講演会
  • Place of Presentation: 横浜、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2015-04-27
  • Invited