メチローム解析による試験管内始原生殖細胞誘導過程における遺伝子発現制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 14J04310
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 白根 健次郎 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: DNAメチル化 / 始原生殖細胞 / 多能性幹細胞 / 高速シークエンサー / ヒストン修飾 / リプログラミング / エピゲノム / 次世代シークエンサー

研究実績の概要

本研究は胚性幹細胞からエピブラスト様細胞を経て誘導された始原生殖細胞様細胞をモデルとして生殖細胞形成過程におけるDNAメチル化制御機構と遺伝子発現とメチル化の関係性を明らかにすることを目的としている。本年度は昨年度までに取得したデータの詳細な解析を行い、胚性幹細胞と始原生殖細胞様細胞におけるDNAメチル化による遺伝子発現制御は大きく異なることを発見した。胚性幹細胞では多能性の維持に関わる遺伝子を含む遺伝子周辺は低いDNAメチル化状態であり、転写活性化と関わるのに対して、始原生殖細胞様細胞ではポリコームのターゲット遺伝子である発生関連遺伝子周囲のDNA が低いメチル化状態となるもののH3K27me3によりその抑制状態を保つことがわかった。また、胚性幹細胞と始原生殖細胞様細胞における低いDNAのメチル化状態の確立と維持にはPrdm14という因子が必須であることを突き止めた。更に、メスの胚性幹細胞、エピブラスト様細胞、始原生殖細胞様細胞のDNAメチル化レベルはオスと比べて低いこと、またメスの胚性幹細胞とエピブラスト様細胞では特定のがん細胞に特徴的なラミナ会合ドメインにおけるメチル化の低下が見られた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Software updates in the Illumina HiSeq platform affect whole-genome bisulfite sequencing (2017)
  • 著者名/発表者名: Toh, H., Shirane, K. (co-first author), Miura, F., Kubo, N., Ichiyanagi, K., Hayashi, K., Saitou, M., Suyama, M., Ito, T. & Sasaki, H
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 18 号: 1 ページ: 31-38
  • DOI: 10.1186/s12864-016-3392-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Global Landscape and Regulatory Principles of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirane K, Kurimoto K, Yabuta Y, Yamaji M, Satoh J, Ito S, Watanabe A, Hayashi K, Saitou M, Sasaki H
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 39 号: 1 ページ: 87-103
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.08.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Allele-specific methylome and transcriptome analysis reveals widespread imprinting in the human placenta (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamada, H., Okae, H., Toh, H., Chiba, H., Hiura, H., Shirane, K., Sato, T., Suyama, M., Yaegashi, N., Sasaki, H. & Arima
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 巻: 99 号: 5 ページ: 1045-1058
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2016.08.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In Vitro Derivation and Propagation of Spermatogonial Stem Cell Activity from Mouse Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishikura Y, Yabuta Y, Ohta H, Hayashi K, Nakamura T, Okamoto I, Yamamoto T, Kurimoto K, Shirane K, Sasaki H, Saitou M
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 17 号: 10 ページ: 2789-2804
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.11.026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] De novo DNA methylation drives 5hmC accumulation in mouse zygotes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Amouroux R, Nashun B, Shirane K, Nakagawa S, Hill PW, D'Souza Z, Nakayama M, Matsuda M, Turp A, Ndjetehe E, Encheva V, Kudo NR, Koseki H, Sasaki H, Hajkova P.
  • 雑誌名: Nat. Cell Biol. 巻: 18 号: 2 ページ: 225-233
  • DOI: 10.1038/ncb3296
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DNA methylation and gene expression dynamics during spermatogonial stem cell differentiation in the early postnatal mouse testis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubo N, Toh H, Shirane K, Shirakawa T, Kobayashi H, Sato T, Sone H, Sato Y, Tomizawa S, Tsurusaki Y, Shibata H, Saitsu H, Suzuki Y, Matsumoto N, Suyama M, Kono T, Ohbo K, Sasaki H.
  • 雑誌名: BMC Genomics. 巻: 16 号: 1 ページ: 624-624
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1833-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of influenza A/H3N2 neuraminidase genes obtained from influenza patients in the 2011/12 and 2012/13 seasons in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikematsu, H., Chong, Y., Shirane, K., Toh, H., Sasaki, H., Koga, Y., Matsumoto, S., Hotta, T., Uchiumi, T., Kang, D.
  • 雑誌名: Fukuoka Acta Medica 巻: 106 ページ: 16-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Neuraminidase Amino Acid Sequences of Influenza A/H1N1pdm09, A/H3N2, and B Viruses Isolated from Influenza Patients in the 2013/14 Japanese Influenza Season (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikematsu, H., Chong, Y., Shirane, K., Toh, H., Sasaki, H., Koga, Y., Matsumoto, S., Hotta, T., Uchiumi, T., Kang, D.
  • 雑誌名: Fukuoka Acta Medica 巻: 106 ページ: 231-239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Setdb1 is required for germ line development and silencing of H3K9me3 marked endogenous retroviruses in primordial germ cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Liu, S., Brind’Amour, J., Karimi, M.M., Shirane, K., Bogutz, A., Lefebvre, L., Sasaki, H., Shinkai, Y. & Lorincz, M.C.
  • 雑誌名: Genes and Devlopment 巻: 28 号: 18 ページ: 2041-2055
  • DOI: 10.1101/gad.244848.114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • 学会等名: 第１０回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia meeting: Chromatin, Epigenetics and Transcription
  • 発表場所: 蘇州
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会
• [学会発表] Global Landscape and Regulatory Principle of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Shirane, Kazuki Kurimoto, Yukihiro Yabuta, Masashi Yamaji, Akira Watanabe, Katsuhiko Hayashi, Mitinori Saitou, Hiroyuki Sasaki
  • 学会等名: Keystone Symposia Chromatin and Epigenetics Meeting
  • 発表場所: ウィスラー、カナダ
  • 年月日: 2016-03-20
  • 国際学会
• [学会発表] Global Landscape and Regulatory Principle of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Shirane, Kazuki Kurimoto, Yukihiro Yabuta, Masashi Yamaji, Akira Watanabe, Katsuhiko Hayashi, Mitinori Saitou, Hiroyuki Sasaki
  • 学会等名: Epigenome Dynamics and Regulation in Germ Cells
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] 体外誘導系マウス始原生殖細胞分化過程のDNAメチル化動態と遺伝子発現制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、薮田幸宏、林克彦、大田浩、中村友紀、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 体外誘導系マウス始原生殖細胞分化過程のDNAメチル化動態と遺伝子発現制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、林克彦、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 第９回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京一ツ橋学術総合センター
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-26
• [学会発表] 体外誘導系マウス始原生殖細胞分化過程のDNAメチル化動態と遺伝子発現制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、林克彦、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 第９回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] 体外誘導系から見えてきた始原生殖細胞分化過程のDNAメチル化動態と遺伝子発現制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、林克彦、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 第17回生体防御医学研究所リトリート
  • 発表場所: ホテルセキア
  • 年月日: 2014-07-22 – 2014-07-23
• [学会発表] 試験管内始原生殖細胞誘導における全ゲノムDNAメチル化解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、林克彦、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御若手勉強会
  • 発表場所: つくばグランドホテル
  • 年月日: 2014-07-16 – 2014-07-18