エピゲノム制御から解明するツメガエル尾部の再生原理

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Molecular mechanisms underlying reconstruction of 3D structers during regeneration
• Project/Area Number: 25124705
• Research Institution: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• Principal Investigator: 荻野 肇 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (10273856)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 再生医学 / 発生・分化 / エピジェネティックス / ゲノム / 発現制御

Outline of Annual Research Achievements

１．再生芽細胞を遺伝的に操作する実験系（Cre-loxPシステム）の改良
H3K27メチル化因子Ezh2と脱メチル化因子のJmjd3及びUtxは、いずれも幼生尾部の切断直後に形成される再生芽で発現し始め、その後、再生脊髄や周囲の間充織細胞（筋芽細胞を含む）、脊索等で発現するようになる。これら各組織におけるEzh2やJmjd3、Utxの機能解析をおこなうため、再生脊髄で特異的に活性化するFoxJ1プロモーターや筋芽細胞で特異的に活性化するMyf5プロモーター等を用いてCre発現系の構築を進めた。この際、FoxJ1プロモーターを活性化する細胞のライブイメージング解析をおこなったところ、再生脊髄の前駆細胞が、切断面付近のみならず、体幹部の広い範囲に由来する可能性が示唆された。
２．組織幹細胞の増殖分化におけるH3K27メチル化制御因子の機能解析
１．の研究と並行して、再生尾部全体でのEzh2及びJmjd3、Utxの役割を調べるため、Ezh2阻害剤（DZNep）及びJmjd3とUtxに対する阻害剤（GSK-J1）を用いた実験をおこなった。具体的には尾部切断後、各阻害剤の存在下でツメガエル幼生を飼育し、その再生尾部において、細胞増殖マーカー（PCNA）、アポトーシスマーカー（Caspase 3）、神経マーカー（アセチル化チューブリン）、筋肉マーカー等の発現を調べた。その結果、Ezh2は再生芽細胞の増殖に必要であり、その活性の阻害は著しいアポトーシスを引き起こすことが明らかになった。また、Jmjd3とUtxは増殖した再生芽細胞の分化に必要であり、その活性の阻害は脊索の再構築と再生脊髄神経の軸索伸長を阻害することが明らかになった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Transcriptional regulators in the Hippo signaling pathway control organ growth in Xenopus tadpole tail regeneration. (2014)
  • Author(s): Hayashi, S., Ochi, H., Ogino, H., Kawasumi, A., Kamei, Y., Tamura, K. and Yokoyama, H.
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 396 Pages: 31-41
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.09.018
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Six1 is a key regulator of the developmental and evolutionary architecture of sensory neurons in craniates. (2014)
  • Author(s): Yajima, H., Suzuki, M., Ochi, H., Ikeda, K., Sato, S., Yamamura, K., Ogino, H., Ueno, N. and Kawakami, K.
  • Journal Title: BMC Biology Volume: 12 Pages: 40
  • DOI: 10.1186/1741-7007-12-40
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 全ゲノム倍化直後の脊椎動物胚の遺伝子発現動態 (2014)
  • Author(s): 越智 陽城、荻野 肇
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会ワークショップ: 生態進化発生学 (Eco-Evo-Devo)とは言うけども
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-26
  • Invited
• [Presentation] ゲノム編集技術TALENとCRISPR/Cas9を用いた遺伝子発現調節領域のゲノムワイド な機能解析 (2014)
  • Author(s): 鈴木 菜花、星島 一幸、荻野 肇、越智 陽城
  • Organizer: 第22回山形分子生物学セミナー
  • Place of Presentation: 山形大学医学部（山形県山形市）
  • Year and Date: 2014-11-08
• [Presentation] ヒストン脱メチル化因子Jmjd3による眼形成遺伝子Pax6の発現制御 (2014)
  • Author(s): 川口 茜、越智 陽城、須藤 則広、荻野 肇
  • Organizer: 日本遺伝学会第86回大会
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学（滋賀県長浜市）
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] Gene expression dynamics in the artificially genome duplicated vertebrate embryo. (2014)
  • Author(s): Ochi, H. and Ogino, H.
  • Organizer: 日本遺伝学会第86回大会
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学（滋賀県長浜市）
  • Year and Date: 2014-09-17
  • Invited
• [Presentation] ヒストンH3K27脱メチル化因子による細胞分化コンピテンスの制御 (2014)
  • Author(s): 荻野 肇
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会・ナショナルバイオリソースプロジェクト（NBRP）シンポジウム「ネッタイツメガエル」
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-12
  • Invited
• [Presentation] 比較ゲノミクスと両生類のトランスジェネシスを用いた腎再生に関わるシス調節配列の同定 (2014)
  • Author(s): 鈴木 菜花、星島 一幸、荻野 肇、越智 陽城
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会シンポジウム「ゲノム情報と胚誘導・形態形成研究のクロ ストーク」
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-12
  • Invited
• [Presentation] ヒストンのメチル化制御はツメガエル幼生の尾部再生に必要である (2014)
  • Author(s): 川口 茜、荻野 肇
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] ゼノパスの尾部再生におけるHippo経路の転写制御因子による器官再形成の制御 (2014)
  • Author(s): 林 真一、越智 陽城、荻野 肇、川住 愛子、亀井 保博、田村 宏治、横山 仁
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Identification of a cis-regulagory module for glomerular regeneration using comparative genomics and transgenesis techniques for amphbian. (2014)
  • Author(s): Nanoka, S., Hoshijima, K., Ogino, H., Ochi, H.
  • Organizer: International Workshop on Developmental and Regeneration Biology in Yamagata
  • Place of Presentation: 山形大学医学部（山形県山形市）
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] Activation of H3K27 methyltransferase and demethylase genes during Xenopus tail regeneration. (2014)
  • Author(s): Kawaguchi, A., Ochi, H., Sudou, N. and Ogino, H.
  • Organizer: 第47回日本発生生物学会大会
  • Place of Presentation: ウィンクあいち（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2014-05-29
• [Presentation] The impact of whole genome duplication on vertebrate evolution: Lessons from the artifi-cially tetraploidized embryo. (2014)
  • Author(s): Suzuki, N., Ogino, H. and Ochi, H.
  • Organizer: 第47回日本発生生物学会大会
  • Place of Presentation: ウィンクあいち（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2014-05-28
• [Presentation] Identification of a cis-regulatory module for glomerular regeneration. (2014)
  • Author(s): Sasaki, Y., Tamura, Y., Hoshijima, K., Ogino, H. and Ochi, H.
  • Organizer: 第47回日本発生生物学会大会
  • Place of Presentation: ウィンクあいち（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2014-05-28
• [Remarks] 教員の紹介（荻野 肇）- 長浜バイオ大学
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/%E6%95%99%E5%93%A1%E3%81%AE%E7%B4%B9%E4%BB%8B%EF%BC%88%E8%8D%BB%E9%87%8E-%E8%82%87%EF%BC%89/