細胞死と細胞周期を統合的に制御する分子機構

• 研究課題/領域番号: 13043003
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2004-2005); 千葉大学 (2001-2003)
• 研究代表者: 古関 明彦 独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, グループディレクター (40225446)
• 研究分担者: 上條 岳彦 信州大学, 医学部附属病院, 講師 (90262708)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 72,600千円 (直接経費: 72,600千円); 2005年度: 12,500千円 (直接経費: 12,500千円); 2004年度: 19,500千円 (直接経費: 19,500千円); 2003年度: 13,400千円 (直接経費: 13,400千円); 2002年度: 14,000千円 (直接経費: 14,000千円); 2001年度: 13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
• キーワード: ポリコム群 / ノックアウト / 細胞老化 / 翻訳制御 / Pcl2 / ポリコーム群 / Hox / Ink4a / 胎児性繊維芽細胞 / マウス / Ring1B / X染色体 / ヒストンH2A / ユビキチン化 / MBLR / E2F6複合体 / ホメオプロテインインターラクティングキナーゼ / プログラム細胞死 / ノックアウトマウス / クロマチン / Mel-18 / 細胞死制御 / p53

研究概要

我々は、PRC2の構成成分であるPolycomblike2(Pc12)をPRC1に結合するタンパクとして同定し、その欠損マウスを作成した。その結果、胎児期におけるHoxの発現制御では、PRC1とPRC2を機能的に連結させる役割を果たすことが示された。一方、Pc12を欠損した繊維芽細胞(MEF)では、PRC1変異とは逆に、細胞老化がキャンセルされていることを明らかにした。さらに、Pc12欠損MEFを培養し続けると不死化され、トランスフォームすることから、Pc12はがん抑制遺伝子として機能することが示唆された。PRC1の構成成分であるPhc2/Pc12二重欠損MEFでは、Phc2と同様に細胞老化が亢進していたことと、Pcl2欠損MEFでは、PRC1の構成成分の発現が安定に抑制されることから、Pc12はPRC1の発現制御を介してInk4a発現を制御し、Ink4aの発現抑制により細胞老化を抑制していることを明らかにした。Pc12によるPRC1の発現制御は、PRC1をコードする遺伝子群の転写量の変化を伴わなかったことから、訳調節あるいはタンパク安定性制御を介することが示唆された。Pc12にTAPタグを付加してPc12結Rタンパクをプルダウンすると、リボソームタンパク、RNAヘリケース、RNA結合タンパクなど翻訳に寄与するタンパクが有意に免疫共沈降されてきた。また、Pc12はTUDORドメインを有しており、それはRNA結合ドメインとしても今までに同定されてきている。全RNAを野生型及びPc12欠損MEFより抽出し、蔗糖濃度勾配法によって分画すると、ポリコム群をコードするmRNAは、非翻訳画分から顕著に減少していることが明らかになった。以上の結果は、Pc12は翻訳調節を介してポリコム群タンパクの発現制御を行うという仮説を支持する。

研究成果

• [雑誌論文] Distinct roles of Polycomb group gene products between transcriptionally repressed and active domains of Hoxb8 (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujimura Y
  • 雑誌名: Development 133 ページ: 2371-2381
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Control of Developmental Regulators by Polycomb in Human Embryonic Stem Cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Lee T. I
  • 雑誌名: Cell 125 ページ: 301-313
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Overlapping roles for homeodomain-interacting protein kinases Hipk1 and Hipk2 in the mediation of cell growth in response to morphogenetic and genotoxic signals (2006)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 26 ページ: 2758-2571
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Control of Developmental Regulators by Polycomb in Human Embryonic Stem Cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Lee T.I., Jenner R.G.., Boyer L.A., Guenther M.G.., Levine S.S., Kumar R.M., Chevalier B, Johnstone S.E., Cole M.F., Isono K, Koseki H, Fuchikami T, Abe K, Murray H.L.Zucker J.P., Yuan B, Bell G.W., Herbolsheimer E, Hannett N.M., Sun K, Odom D.T., Volkert T.L., Bartel D.P, Melton D.A., Gifford D.K., Jaenisch R, Young R.A.
  • 雑誌名: Cell 125(2) ページ: 301-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Overlapping roles for homeodomain-interacting protein kinases Hipkl and Hipk2 in the mediation of cell growth in response to morphogenetic and genotoxic signals. (2006)
  • 著者名/発表者名: Isono, K., Nemoto, K., Li, Y., Takada, Y., Suzuki, R., Katsuki, M., Nakagawara, A., Koseki, H.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology. 26(7) ページ: 2758-71
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Oyerlapping roles for homeodomain-interacting protein kinases Hipk1 and Hipk2 in the mediation of cell growth in response to morphogenetic and genotoxic signals (2006)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology (印刷中)
• [雑誌論文] Mammalian polyhomeotic homologues Phc2 and Phc1 act in synergy to mediate Polycomb-repression of Hox genes (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Molecular and cellular Biology 25 ページ: 6694-6706
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Polycomb-mediated repression of Hox genes requires the essential spliceosomal protein sf3b1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Gene Dev. 19 ページ: 536-541
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mammalian polyhomeotic homologues Phc2 and Phc 1 act in synergy to mediate Polycomb-repression of Hox genes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K, Fujimura Y, Shinga J, Yamaki M, 0-Wang J, Takihara Y, Murahashi Y, Takada Y, Mizutani-Koseki Y, Koseki H.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology. 25(15) ページ: 6694-706
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Polycomb-mediated repression of Hox genes requires the essential spliceosomal protein sf3b1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K, Mizutani-Koseki Y, Komori T, Schmidt-Zachmann M.S, Koseki H.
  • 雑誌名: Gene Dev. 19(5) ページ: 536-41
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Polycomb-mediated repression of Hox genes requires the essential spliceosomal protein sf3b1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Gene Dev. 19・5 ページ: 536-541
• [雑誌論文] Topors, a p53 and topoisomerase I-binding RING finger protein, is a co-activator of p53 in growth suppression induced by DNA damage (2005)
  • 著者名/発表者名: Lin L
  • 雑誌名: Oncogene 24・21 ページ: 3385-3396
• [雑誌論文] Mammalian polyhomeotic homologues Phc2 and Phc1 act in synergy to mediate Polycomb-repression of Hox genes (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 25・15 ページ: 6694-6706
• [雑誌論文] Topors, a p53 and topoisomerase I-binding RING finger protein, is a co-activator of p53 in growth suppression induced by DNA damage (2005)
  • 著者名/発表者名: Lin L
  • 雑誌名: Oncogene. (印刷中)
• [雑誌論文] Mammalian Polycomb-mediated repression of Hox genes requires the essential spliceosomal protein sf3b1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Isono K
  • 雑誌名: Gene Dev. (印刷中)
• [雑誌論文] Polycomb-group proteins Ring 1A/B link ubiquitylation of histone H2 A to heritable gene silencing and X inactivation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Napoles M
  • 雑誌名: Dev. Cell 7 ページ: 663-676
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Polycomb-group proteins RinglA/B link ubiquitylation of histone H2A to heritable gene silencing and X inactivation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Napoles M, Mermoud J, Wakao R, Tang Y.A, Endoh M, Appanah R, Nesterova T, Silva J, Otte A.P, Vidal M, KosekiH, Brockdorff N.
  • 雑誌名: Dev. Cell 7(5) ページ: 663-76
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Polycomb-group proteins Ring1A/B link ubiquitylation of histone H2A to heritable gene silencing and X inactivation (2004)
  • 著者名/発表者名: Napoles M
  • 雑誌名: Dev. Cell 7・5 ページ: 663-676
• [雑誌論文] Enhanced self-renewal of hematopoietic stem cells mediated by the polycomb gene product Bmi-1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Iwama A
  • 雑誌名: Immunity 21・6 ページ: 843-851
• [雑誌論文] Requirement for Mab2112 during development of murine retina and ventral body wall (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada R
  • 雑誌名: Dev Biol. 274・2 ページ: 295-307
• [雑誌論文] Dilated cardiomyopathy caused by aberrant endoplasmic reticulum quality control in mutant KDEL receptor transgenic mice. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hamada H
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 24・18 ページ: 8007-8017
• [雑誌論文] Hox/reporter fusions transcriptionally silenced in Polycomb mutants (2003)
  • 著者名/発表者名: d Graaff W
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 100 ページ: 13362-13367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Randomly inserted and targeted Hox/reporter fusions transcriptionally silenced in Polycomb mutants. (2003)
  • 著者名/発表者名: d Graaff W, Tomotsune D, Oosterveen T, Takihara Y, Koseki H, Deschamps J.
  • 雑誌名: Pmc Natl Acad Sci U S A.1l 100(23) ページ: 13362-7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Involvement of the Polycomb-group gene Ring1B in the specification of the anterior-Posterior axis in mice (2002)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M
  • 雑誌名: Development 129 ページ: 4171-4183
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Involvement of the Polycomb-group gene Ring1B in the specification of the anterior-posterior axis in mice. (2002)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Mizutani-Koseki, Y., Fujimura, Y., Miyagishima, H.Kaneko, T., Takada, Y., Akasaka, T., Tanzawa, H., Taldhara, Y., Nakano, M., Masumoto, H., Vidal, M., Isono K.Koseki, H.
  • 雑誌名: Development 129 ページ: 4171-4183
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The role of Presenilin1 during somite segmentation. (2001)
  • 著者名/発表者名: Koizumi K
  • 雑誌名: Development 128 ページ: 1391-1402
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mice doubly deficient for the Polycomb-Groupe genes Mel18 and Bmi1 reveal synergy and requirement for maintenance but not initiaticn of Hox gene exuression. (2001)
  • 著者名/発表者名: Akasaka T
  • 雑誌名: Development 128 ページ: 1587-1597
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The role of Presenilin1 during somite segmentation. (2001)
  • 著者名/発表者名: Koizumi, K., Nakajima, M., Yuasa, S., Saga, Y., Sakai, T., Kuriyama, T., Shirasawa, T., Koseki,H.
  • 雑誌名: Development 128 ページ: 1391-1402
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mice doubly deficient for the Polycomb-Groupe genes Me118 and Bmil reveal synergy and requirement for maintenance but not initiation of Hox gene expression. (2001)
  • 著者名/発表者名: Akasaka, T., van Lohuizen, M.van der Lugt, N., Mizutani-Koseki, Y., Kanno, M., Taniguchi, M., Vidal, M., Alkema, M., Berns, A., Koseki,H.
  • 雑誌名: Development. 128 ページ: 1587-1597
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Distinct roles of Polycomb group gene products between transcriptionally repressed and active domains of Hoxb8. (2000)
  • 著者名/発表者名: Fujimura Y, Isono K, Vidal M, Endoh M, Kajita H, Mizutani-Koseki Y, Takihara Y, van Lohuizen M, Otte A, Jenuwein T, Deschamps J, Koseki H
  • 雑誌名: Development 133(12) ページ: 2371-2381
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fukuda K.: "Mesenchymal expression of Foxl1, a winged helix transcriptional factor, regulates generation and maintenance of gut associated lymphoid organs."Dev.Biol.. 255. 278-289 (2003)
• [文献書誌] Yamada R.: "Cell-autonomous involvement of Mab21/1 is essential for lens placode development."Development. 130. 1759-1770 (2003)
• [文献書誌] Miyagishima, H.: "Dissociation of mammalian Polycomb-group proteins, Ring1B and Rae2s/Ph1, from the chromatin correlates with configuration changes of the chromatin in mitotic and meiotic prophase."Histochem Cell Biol. 120. 111-119 (2003)
• [文献書誌] d Graaff W: "Randomly inserted and targeted Hox/reporter fusions transcriptionally silenced in Polycomb mutants."Proc Natl Acad Sci U S A. 22. 13362-13367 (2003)
• [文献書誌] Kaneko T: "The mouse YAF2 gene generates two distinct transcripts and is expressed in pre-and postimplantation embryos."Gene. 315. 183-192 (2003)
• [文献書誌] Yamamoto K: "The KDEL receptor modulates the endoplasmic reticulum stress response through mitogen-activated protein kinase signaling cascades."J Biol Chem.. 278. 34525-34532 (2003)
• [文献書誌] Miki, T: "Mouse model of Prinzmetal angina by disruption of the inward rectifier Kir6.1"Nature Med. 8. 466-472 (2002)
• [文献書誌] Murakami, H: "Elbow knee synostosis (Eks) : A new mutation on mouse Chromosome 14"Mammalian Genome. 13. 341-344 (2002)
• [文献書誌] Yamaki, M: "The mouse Edr2 (Mph2) gene has two forms of mRNA encoding 90-and 36-kDa polypeptides"Gene. 288. 103-110 (2002)
• [文献書誌] Suzuki, M: "Involvement of the Polycomb-group gene Ring1B in the specification of the anterior-posterior axis in mice"Development. 129. 4171-4183 (2002)
• [文献書誌] Akaska, T: "MBLR, a new RING finger protein resembling mammalian Polycomb gene products, is regulated by cell cycle-dependent phosphorylation"Genes Cells. 7. 835-350 (2002)
• [文献書誌] Fukuda, K: "Mesenchymal expression of Foxl1, a winged helix transcriptional factor, regulates generation and maintenance of gut associated lymphoid organs"Dev. Biol.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Akasaka T.: "Mice doubly deficient for the Polycomb-Groupe genes Mel18 and Bmi1 reveal synergy and requirement for maintenance but not initiation of Hox gene expression"Development. 128. 1587-1597 (2001)
• [文献書誌] Yamamoto K.: "The KDEL receptor mediates a retrieval mechanism that contributes to quality control at the endoplasmic reticulum"The EMBO Journal. 20. 3082-3091 (2001)
• [文献書誌] Isono K.: "Molecular cloning, genetic mapping, and expression of the mouse Sf3b1 (SAP155) gene for the U2 snRNP component of spliceosome"Mammalian Genome. 12. 192-198 (2001)
• [文献書誌] Koizumi K.: "The role of Presenilin 1 during somite segmentation"Development. 128. 1391-1402 (2001)
• [文献書誌] Kimura M.: "Regulation of Th2 Cell Defferentiation by mel-18, a Mammaalian Polycomb Group Gene"Immunity. 15. 275-287 (2001)
• [文献書誌] Ogita J.: "Expression of the Dan gene during chicken embryonic development"Mechanisms of Development. 109. 363-365 (2001)