2016 Fiscal Year Annual Research Report
Common and species-specific molecular principles for the establishment of germ cell fate
Publicly Offered Research
| Project Area | Mechanisms regulating gamete formation in animals |
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16H01258
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
関 由行 関西学院大学, 理工学部, 准教授 (20435655)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 多能性 / 生殖細胞 / 分子進化 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（PRDM14の分子系統・進化解析)
マウスの生殖細胞形成やES細胞の多能性維持に必須の転写因子であるPRDM14は、二胚葉動物であるイソギンチャクから存在し、後口動物に広く分布している。そこで、マウスにおいて観察される多能性維持活性が分子進化的にどの段階で獲得されたのかを解析するために、ウニ、ナメクジウオ、ゼブラフィッシュPRDM14オルソログをマウスPrdm14欠損ES細胞へ発現させ、未分化性維持実験を行った。その結果、ウニPRDM14はES細胞の未分化性維持活性を持っていなかったが、ナメクジウオPRDM14にはES細胞の未分化性維持活性が存在した。興味深いことに、ウニPRDM14はES細胞の未分化性維持活性は持たないものの、マウスPRDM14の標的遺伝子領域への結合が観察された。そこで、PRDM14複合体の構成因子であるCBFA2T2とそれぞれのオルソログとの結合を解析したところ、ウニPRDM14のみがCBFA2T2との結合活性を持たないことが明らかとなった。PRDM14とCBFA2T2との結合に関しては、X線構造解析がすでに報告されていたため、それぞれのオルソログにおけるCBFA2T2との結合表面の構造及び表面電荷を比較したところ、ウニPRDM14はCBFA2T2との結合に必要な負の電荷が低いことが明らかとなった。これらの結果から、ウニとナメクジウオの共通祖先からナメクジウオに進化する過程で、CBFA2T2との結合ポケットの構造及び電荷が変化することで、PRDM14-CBFA2T2による多能性維持活性が進化的に出現した可能性が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
共同研究先のアホロートルのコロニーがウイルス感染で全滅したことと、ヒト始原生殖細胞誘導に関する学内の倫理委員会の整備に時間を要したため、アホロートルとヒト始原生殖細胞の研究が進んでいない。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. アホロートル始原生殖細胞形成機構の解明
アホロートル胚におけるPrdm14の発現パターンをin situ hybridizationによって解析する。また、アホロートルの胚発生及び始原生殖細胞形成におけるPrdm14の機能解析を行う。
2. ヒト始原生殖細胞形成に関与する遺伝子群の機能解析
アホロートルを用いた解析によって、ERKシグナル、転写因子ELK1、メディエーターMED23が始原生殖細胞の形成に重要であることが示されている。そこで、ヒト多能性幹細胞からPGCLCへの分化誘導におけるERKシグナル、ELK1及びMED23の機能解析を行う。また、昨年度までにPRDM14がヒト始原生殖細胞の前駆細胞である中胚葉性多能性細胞の多能性維持に関与している可能性突き止めている。そこで、本年度はPrdm14の条件的ノックアウトiPS細胞を作製し、PRDM14の標的遺伝子の網羅的探索と機能解析を行う。
3. PRDM14の分子進化・系統解析
昨年度までの解析から、PRDM14は硬骨魚類の出現以前は運動ニューロン特異的に発現し、両生類もしくは爬虫類が出現する時期に多能性細胞や生殖細胞で発現するようになった可能性が考えられている。そこで、有尾両生類であるアホロートル、爬虫類であるソメワケササクレヤモリにおけるPrdm14の発現解析を行う。また、マウス及びヒトにおけるPrdm14の発現制御解析も行う予定である。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] PRDM14 drives OCT3/4 recruitment via active demethylation in the transition from primed to naive pluripotency2016
Author(s)
Okashita, N., Suwa Y., Nishimura O., Sakashita N., Kadota M., Nagamatsu G., Kawaguchi M., Kashida H., Nakajima A., Tachibana M., Seki Y.
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Journal Title
Stem Cell Reports
Volume: 7(6)
Pages: 1072-1086
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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