Nkx2-5の発現と心筋分化誘導・決定に関わる転写調節因子の同定と解析

• 研究課題/領域番号: 17590260
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 国立循環器病センター(研究所)
• 研究代表者: 日高 京子 国立循環器病センター(研究所), バイオサイエンス部, 室長 (00216681)
• 研究分担者: 森崎 隆幸 国立循環器病センター(研究所), バイオサイエンス部, 部長 (30174410) ; 白井 学 国立循環器病センター(研究所), バイオサイエンス部, 室員 (70294121)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2006年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: Nkx2-5 / 心筋細胞 / ES細胞 / 細胞分化 / 心内膜細胞 / RNA干渉 / マイクロアレイ解析 / 心筋分化 / 心内膜 / マイクロアレイ

研究概要

本研究では、ES細胞を用いた試験管内分化誘導系を利用して、心筋特異的転写因子Nkx2-5と関連する転写因子の探索・同定・解析を行い、転写調節因子ネットワークによる心筋細胞分化誘導機構の解明をめざすものである。研究代表者は胚様体培養時に一時的に血清を除去することにより、特異的に心筋分化を誘導できることを見出した。この「心筋分化促進条件」に加え、レチノイン酸刺激による「心筋分化抑制条件」および「通常条件」の3つの条件で分化誘導を行い、マイクロアレイ解析による発現遺伝子の網羅的探索を行った。その結果、Nkx2-5と同様なプロファイルで発現する既知および未知の遺伝子が同定され、既知の遺伝子にはMef2c,Myocd,Gata4,Gata5,Hand2などの心臓発生に関わる転写因子が含まれていることがわかった。未知の遺伝子についてマウス胚での発現をin situ hybridizationで調べたところ、ほとんどが心臓領域特異的に発現することがわかり、この抽出方法が心臓発生に重要な転写遺伝子を探索する上で有用であることが確認できた。また、機能未知遺伝子のin vitroでの機能解析をRNAi法にて行うため、short hairpin RNA (shRNA)の発現カセットをHprt遺伝子座に安定的に導入する系を開発し、個体レベルでの解析と合わせて、いくつかの遺伝子についての解析を進めている。一方、胚様体マイクロアレイ解析においてNkx2-5とは異なる発現パターンを示す遺伝子もマウス胚心臓領域で発現することがわかった。そこで遺伝子発現の細胞特異性を詳細に解析するため、マウス9.5日胚の心臓および卵黄嚢の細胞を血管内皮マーカーCD31でセルソーティングしたところ、これらの遺伝子が心臓由来のCD31陽性細胞、すなわち心内膜細胞で発現していることが明らかとなった。これまでに心内膜特異的なマーカーはあまり知られておらず、今回発見したマーカー遺伝子は心内膜と心筋の起源と分化の仕組みを解明する上で有効なツールとなるであろうと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient capture of cardiogenesis-associated genes expressed in ES cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Terami H, Hidaka K, Shirai M, Narumiya H, Kuroyanagi T, Arai Y, Aburatani H, Morisaki T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 355・1 ページ: 47-53
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Endocardiogenesis in embryoid bodies : Novel markers identified by gene expression profiling (2007)
  • 著者名/発表者名: Narumiya H, Hidaka K, Shirai M, Terami H, Aburatani H, MD, Morisaki T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 357・4 ページ: 896-902
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Efficient capture of cardiogenesis-associated genes expressed in ES cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Terami H, Hidaka K, Shirai M, Narumiya H, Kuroyanagi T, Arai Y, Aburatani H, Morisaki T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 355(1) ページ: 47-53
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Endocardiogenesis in embryoid bodies : Novel markers identified by gene expression profiling. (2007)
  • 著者名/発表者名: Narumiya H, Hidaka K, Shirai M, Terami H, Aburatani H, Morisaki T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 357(4) ページ: 896-902
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Delayed onset of beating and decreased expression of T-type Ca2+ channel in mouse ES cell-derived cardiocytes carrying human chromosome 21. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Furuichi H, Kazuki Y, Miake J, Yano S, Bahrudin U, Yamamoto Y, Igawa O, Shigemasa C, Hidaka K, Morisaki T et al.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Common. 351・1 ページ: 126-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Developmental stage-specific biphasic roles of Wnt/beta-catenin signaling in cardiomyogenesis and hematopoiesis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Naito AT, Shiojima I, Akazawa H, Hidaka K, Morisaki T, Kikuchi A, Komuro I
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 103・52 ページ: 19812-19817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cardiac ischemia activates vascular endothelial cadherin promoter in both preexisting vascular cells and bone marrow cells involved in neovascularization. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kogata N, Arai Y, Pearson JT, Hashimoto K, Hidaka K, Koyama T, Somekawa S, Nakaoka Y, Ogawa M, Adams RH, Okada M, Mochizuki N
  • 雑誌名: Circ Res. 98・7 ページ: 897-904
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Delayed onset of beating and decreased expression of T-type Ca2+ channel in mouse ES cell-derived cardiocytes carrying human chromosome 21. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Furuichi H, Kazuki Y, Miake J, Yano S, Bahrudin U, Yamamoto Y, Igawa O, Shigemasa C, Hidaka K, Morisaki T, Kurata Y, Ninomiya H, Kitakaze M, Shirayoshi Y, Oshimura M, Hisatome I
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 351(1) ページ: 126-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Developmental stage-specific biphasic roles of Wnt/beta-catenin signaling in cardiomyogenesis and hematopoiesis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Naito AT, Shiojima I, Akazawa H, Hidaka K, Morisaki T, Kikuchi A, Komuro I
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 103(52) ページ: 19812-19817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cardiac ischemia activates vascular endothelial cadherin promoter in both preexisting vascular cells and bone marrow cells involved in neovascularization. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kogata N, Arai Y, Pearson JT, Hashimoto K, Hidaka K, Koyama T, Somekawa S, Nakaoka Y, Ogawa M, Adams RH, Okada M, Mochizuki N
  • 雑誌名: Circ Res. 98(7) ページ: 897-904
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Delayed onset of beating and decreased expression of T-type Ca2+ channel in mouse ES cell-derived cardiocytes carrying human chromosome 21. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Furuichi H, Kazuki Y, Miake J, Yano S, Bahrudin U, Yamamoto Y, Igawa O, Shigemasa C, Hidaka K, Morisaki T, Kurata Y, Ninomiya H, Kitakaze M, Shirayosh Y, Oshimura M, Hisatome I
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 351・1 ページ: 126-132
• [雑誌論文] Acetylation of GATA-4 is involved in the differentiation of embryonic stem cells into cardiac myocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamura T, Ono K, Morimoto T, Wada H, Hirai M, Hidaka K et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280(20) ページ: 19682-19688
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stable and uniform gene suppression by site-specific integration of siRNA expression cassette in murine embryonic stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Zheng GD, Hidaka K, Morisaki T
  • 雑誌名: Stem Cells 23(8) ページ: 1028-1034
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Subtype switching of T-type ca (2+) channels from cav3.2 to cav3.1 during differentiation of embryonic stem cells to cardiac cell lineage (2005)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Miake J, Yano S, Furuichi H, Manabe K, Sasaki N, Igawa O, Hoshikawa Y, Shigemasa C, Nanba E, Ninomiya H, Hidaka K, Morisaki T et al.
  • 雑誌名: Circ. J. 69(10) ページ: 1284-1289
  • NAID: 110002703881
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Impairment of cardiomyogenesis in embryonic stem cells lacking scaffold protein JSAP1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Hidaka K, Iwanaga A, Ito M, Asano M, Nakabeppu Y, Morisaki T, Yoshioka K
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Common. 338(2) ページ: 1152-1157
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Acetylation of GATA-4 is involved in the differentiation of embryonic stem cells into cardiac myocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamura T, Ono K, Morimoto T, Wada H, Hirai M, Hidaka K, Morisaki T, Heike T, Nakahata T, Kita T, Hasegawa K
  • 雑誌名: J Biol Chem. 280(20) ページ: 19682-19688
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stable and uniform gene expression cassette in murine embryonic stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Zheng GD, Hidaka K, Morisaki T
  • 雑誌名: Stem Cells. 23(8) ページ: 1028-1034
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Subtype switching of T-type Ca2+ channels from Cav3.2 to Cav3.1 during differentiation of embryonic stem cells to cardiac cell lineage. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Miake J, Yano S, Furuichi H, Manabe K, Sasaki N, Igawa O, Hoshikawa Y, Shigemasa C, Nanba E, Ninomiya H, Hidaka K, Morisaki T, Tajima F, Hisatome I
  • 雑誌名: Circ J. 69(10) ページ: 1284-1289
  • NAID: 110002703881
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Impairment of cardiomyogenesis in embryonic stem cells lacking scaffold protein JSAP1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Hidaka K, Iwanaga A, Ito M, Asano M, Nakabeppu Y Morisaki T, Yoshioka K
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 338(2) ページ: 1152-1157
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Acetylation of GATA-4 is involved in the differentiation of embryonic stem cells into cardiac myocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamura T, Ono K, Morimoto T, Wada H, Hirai M, Hidaka K. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280(20) ページ: 19682-19688
• [雑誌論文] Stable and uniform gene suppression by site-specific integration of siRNA expression cassette in murine embryonic stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Zheng GD, Hidaka K, Morisaki T.
  • 雑誌名: Stem Cells 23(8) ページ: 1028-1034
• [雑誌論文] Subtype switching of T-type ca(2+) channels from cav3.2 to cav3.1 during differentiation of embryonic stem cells to cardiac cell lineage (2005)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Miake J et al.
  • 雑誌名: Circ.J. 69(10) ページ: 1284-1289
• [雑誌論文] Impairment of cardiomyogenesis in embryonic stem cells lacking scaffold protein JSAP1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Hidaka K, Iwanaga A, Ito M, Asano M, Nakabeppu Y, Morisaki T, Yoshioka K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 338(2) ページ: 1152-1157
• [雑誌論文] Endocardiogenesis in embryoid bodies : Novel markers identified by gene expression profiling
  • 著者名/発表者名: Narumiya H, Hidaka K, Shirai M, Terami H, Aburatani H, MD, Morisai T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. (in press)