DNAメチル化による、精巣幹細胞に必須な転写因子を介した幹細胞分化制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K08156
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 解剖学一般(含組織学・発生学)
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大保 和之 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (70250751)
• 研究協力者: 松本 直通
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 生殖細胞 / 幹細胞 / エピゲノム / 細胞・組織 / 解剖学 / エピジェネティクス / 生殖 / 分化

研究成果の概要

我々は、エピジェネティクスの視点から精巣の幹細胞を俯瞰する研究を行ない、いくつものエピゲノム因子が変化するエピジェネティック・チェックポイントの存在を発見した。このポイントで変化する、多くの転写因子が作用するseed enhancerを同定するとともに、同じくこのポイントでDNAメチル化が上昇する部位の核内配置と遺伝子発現の変化を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

精子を、個体の一生涯作り続ける元となる細胞は、精子幹細胞と呼ばれている。精子幹細胞が分裂する際の制御は、サイトカインなど、シグナル分子を介した研究が盛んである。しかし、本研究では、まったく異なる視点となるエピジェネティクスの仕組みから、精子幹細胞を俯瞰した。特に、既に取得しているDNAメチル化模様の結果に、新たにEnhancerやSuper enhancerのヒストン修飾であるH3K4me1, H3K27acの修飾部位をゲノムワイドに決定する共に、幹細胞から分化開始時に大きく変化する部位が核内でどのように位置を変えるのか観察した。

研究成果

• [国際共同研究] Technische Universitaet Dresden(ドイツ)
• [国際共同研究] ドレスデン工科大学(ドイツ)
• [国際共同研究] ドレスデン工科大学(ドイツ)
• [国際共同研究] Friedrich Miescher Institute(スイス)
• [雑誌論文] Kmt2b conveys monovalent and bivalent H3K4me3 in spermatogonial stem cells at germline and embryonic promoters (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomizawa S, Kobayashi Y, Shirakawa T, Watanabe K, Mizoguchi K, Hoshi I, Nakajima K, Nakabayashi J, Singh S, Dahl A, Alexopoulou D, Seki M, Suzuki Y, Royo H, Peters6, A. H.F.M, Anastassiadis K, Stewart A.F. and Ohbo K
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 23
  • DOI: 10.1242/dev.169102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] EPC1/TIP60-Mediated Histone Acetylation Facilitates Spermiogenesis in Mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Dong Yixin、Isono Kyo-ichi、Ohbo Kazuyuki、Endo Takaho A.、Ohara Osamu、Maekawa Mamiko、Toyama Yoshiro、Ito Chizuru、Toshimori Kiyotaka、Helin Kristian、Ogonuki Narumi、Inoue Kimiko、Ogura Atsuo、Yamagata Kazutsune、Kitabayashi Issay、Koseki Haruhiko
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 37 号: 19
  • DOI: 10.1128/mcb.00082-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] エピジェネティックな機構を介した精子発生制御メカニズムの解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林裕貴、尾野道男、溝口敬太、夏目幸治、富澤信一、河越龍方、水木信久、小倉淳郎、大保和之
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [学会発表] 左総頸動脈に関連した大動脈弓分岐変異の２例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部竜太、大西修平、長谷川広大、加藤伸忠、渡辺武俊、小見奈子、竹田智香、鶴雄斗、朝倉一、棚田桃加、尾野道男、氏 斗、羽鳥尚寛、臼井淳之、泉敏治、島田和幸、大保和之
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [学会発表] Kmt2b（H3K4メチル化酵素）遺伝子欠損マウスにおける精細管の微細形態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾野道男、小林裕貴、富澤信一、大保和之
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [学会発表] Role of a mammalian histone H3K4me3 methyltransferase Kmt2b for spermatogonial stem cell differentiation and migration (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Y, Tomizawa SI, Ono M, Ohbo K.
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [学会発表] Role and priming activity of Kmt2b for the spermatogonial stem cell epigenome (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomizawa SI,Kobayashi Y, Shirakawa T, Hoshi I, Nakajima K, Royo H, Peters A.H.F.M, Anastassiadis K, Stewart A.F, Ohbo K.
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術総会
• [学会発表] ヒストンメチル化酵素による精巣幹細胞分化制御とその意味 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大保和之
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Mice deficient in Wfdc2 exhibit a respiratory distress syndrome-like phenotype (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohbo K, Nakajima K, Hoshi I, Nakamura M, Tomizawa S.
  • 学会等名: Gordon Research Conference - Lung Development, Injury and Repair
  • 国際学会
• [学会発表] Kmt2b is required for spermatogenesis through both bivalent and monovalent priming of the spermatogonial stem cell epigenome (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomizawa S, Kobayashi Y, Shirakawa T, Hoshi I, Nakajima K, Royo H, Peters A. HFM, Anastassiadis K, Stewart AF, Ohbo K.
  • 学会等名: EMBO Conference: Nuclear structure and dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] 精子幹細胞分化に関わるゲノム修飾機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大保和之
  • 学会等名: 第57回日本組織細胞化学会総会・学術集会
  • 発表場所: 杏林大学井の頭キャンパス（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2016-09-03
• [学会発表] Role of histone methyltransferase Mll2 for male germ cell differentiation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tomizawa, Takayuki Shirakawa, Andreas Dahl, Dimitra Alexopoulou, Konstantinos Anastassiadis, A. Francis Stewart Kazuyuki Ohbo.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Chromatin Structure and Function.
  • 発表場所: Les Diablerets Conference Center (Les Diablerets, Switzerland)
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] ゲノム修飾からみた成体精巣幹細胞分化機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大保和之
  • 学会等名: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] エピジェネティクスの視点から見た精原幹細胞分化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大保和之
  • 学会等名: 第60回日本生殖医学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-04-27
• [備考] 横浜市立大学医学部組織学・微細形態学（旧第一解剖）
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~finemorp/index.html
• [備考] 横浜市立大学医学部組織学
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~finemorp/index.html