神経分化開始の中心機構としての転写制御因子SOX2の活性制御

• 研究課題/領域番号: 16770162
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 内川 昌則 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助手 (80346147)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: Sox2遺伝子 / 神経誘導 / Fgfシグナル / Wntシグナル / BMPシグナル / stem zone / N-1エンハンサー / FGFシグナル / 原条

研究概要

本研究では神経分化を開始させる機構を解明するために、誘導シグナルに応答するSOX2に着目して解析し、以下のことを明らかにした。
1,神経誘導シグナル比応答するN-1エンハンサーの制御機構の解明
神経誘導に伴うSox2の発現を担うN-1エンハンサーは、Fgf及びWntシグナルの影響下で発現される。このエンハンサー活性を示す領域は、stem zoneと呼ばれ後方神経の誘導に重要な領域とほぼ一致することが明らかとなった。N-1エンハンサーの活性を示す細胞を蛍光ラベルし、その細胞系譜を解析したところ、分裂しながら集団で後方に移動することが明らかとなった。現在その細胞集団の性質を明らかにするとともに、Fgfシグナルに応答する領域に実際にどのような転写因子が働くかを蛋白質精製の手法を用いて同定している。
またSox2の発現にはBMPシグナルが抑制的に働き、その働きとN-1エンハンサーの活性によってSox2の発現が厳密に制御されると考えられる。その抑制に関わる領域の特定も行っており、この解析によってBMPの神経誘導における役割が分子レペルで明らかにできる。
今後この解析を発展させ、後方神経の成立をより詳細に解明したいと考えている。
2,神経分化を進める機構の解明;神経形成過程におけるSOX2の機能を解析する。
N-1エンハンサーによるSOX2の機能を明らかにするために、N-1エンハンサーを特異的に欠損させたマウスを作成中である。現在までに組み換えを起こしたES細胞の単離は終了した。今後、この細胞を用いてノックアウトマウスを作製する。
N-1エンハンサーに組み換え蛋白質Creを繋いだトランスジェニックマウスの作成を行った。Creの発現された領域をLacZで観察したところ、N-1エンハンサーが後脳以降で活性化されることが明らかとなった。この結果は、神経誘導が前方と後方で異なった機構によることを示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative Genomic and Expression Analysis of Group B1 sox Genes in Zebrafish Indicates Their Diversification During Vertebrate Evolution (2006)
  • 著者名/発表者名: Okuda, Y, Yoda, H, Uchikawa, M, Furutani-Seiki, M, Takeda, H, Kondoh, H, Kamachi, Y.
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 235・3 ページ: 811-825
• [雑誌論文] Convergence of Wnt and FGF signals in the genesis of posterior neural plate through activation of the Sox2 enhancer N-1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Takemoto T, Uchikawa M, Kamachi Y, Kondoh H.
  • 雑誌名: Development 133 ページ: 297-306
• [雑誌論文] Multiple N-cadherin enhancers identified by systematic functional screening indicate its Group B1 SOX-dependent regulation in neural and placodal development (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsumata, M, Uchikawa, M, Kamachi, Y, Kondoh, H.
  • 雑誌名: Developmental Biology 286・2 ページ: 601-617
• [雑誌論文] クリスタリン遺伝子の発現から解明された水晶体分化 (2005)
  • 著者名/発表者名: 内川昌則, 諸他雄介, 近藤寿人
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 50・6 Suppl ページ: 655-663
• [雑誌論文] Efficient identification of regulatory sequences in the chicken genome by a powerful combination of embryo electroporation and genome comparison. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uchikawa, M, Takemoto, T, Kamachi, Y, Kondoh, H
  • 雑誌名: Mechanisms of Development 121(9) ページ: 1145-1158
• [雑誌論文] Interplay of Pax6 and SOX2 in lens development as a paradigm of genetic switch mechanisms for cell differentiation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kondoh, H, Uchikawa, M, Kamachi, Y
  • 雑誌名: International Journal of Developmental Biology 48(8-9) ページ: 819-827
• [雑誌論文] クリスタリン遺伝子の発現から解明された水晶体分化
  • 著者名/発表者名: 内川昌則, 蒲池雄介, 近藤寿人
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 (印刷中)