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神経細胞分化における転写動態の1分子イメージング解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K07109
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 神経化学・神経薬理学
研究機関大阪大学

研究代表者

菅生 紀之  大阪大学, 生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (20372625)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード分子・細胞・神経生物学 / 分子・脳・神経生物学 / 1分子イメージング
研究成果の概要

脳機能構築において不可欠な神経細胞分化では遺伝子発現調節を伴うことが知られています。しかし、その制御メカニズムの時空間的動態には不明な点が多く残されています。本研究では、遺伝子組換えマウスやヒト多能性幹細胞を用いて神経細胞分化における転写調節因子やエピジェネティクス制御因子といった核内の分子を可視化することで時空間的動態変化が果たす役割を新たに明らかにしました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

胎児期から生後発達期の脳機能構築において、その中心にある神経細胞の成熟には適切な遺伝子の発現調節が重要です。その過程は、核内のゲノムDNAや酵素タンパク質といった分子の相互作用によって引き起こされると考えられますが、それら分子がいつ・どこで・どのように振る舞うのかに関しては不明な点が多く残されています。本研究では、そのよう分子である転写因子とエピジェネティクス制御因子に着目してマウスおよびヒト神経細胞の成熟過程での詳細な動態や新たな役割を明らかにすることができました。この成果は、脳形成の学問的理解に貢献するとともに脳発達障害や精神神経疾患といった病態の理解に繋がることが期待されます。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Suppression of DNA Double-Strand Break Formation by DNA Polymerase β in Active DNA Demethylation Is Required for Development of Hippocampal Pyramidal Neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Uyeda A, Onishi K, Hirayama T, Hattori S, Miyakawa T, Yagi T, Yamamoto N, Sugo N.
    • 雑誌名

      J Neurosci.

      巻: 40 号: 47 ページ: 9012-9027

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0319-20.2020

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of DSB Formation by Polβ in Active DNA Demethylation is Required for Postnatal Hippocampal Development2019

    • 著者名/発表者名
      Akiko Uyeda, Kohei Onishi, Teruyoshi Hirayama, Satoko Hattori, Tsuyoshi Miyakawa, Takeshi Yagi, Nobuhiko Yamamoto, Noriyuki Sugo
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/852053

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome Stability by DNA polymerase β in Neural Progenitors Contributes Neuronal Differentiation in Cortical Development2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Onishi, Akiko Uyeda, Mistuhiro Shida, Teruyoshi Hirayama, Takeshi Yagi, Nobuhiko Yamamoto, Noriyuki Sugo
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 37 号: 35 ページ: 8444-8485

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0665-17.2017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immunocytochemistry and fluorescence imaging efficiently identify individual neurons with CRISPR/Cas9-mediated gene disruption in primary cortical cultures2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tsunematsu, Akiko Uyeda, Nobuhiko Yamamoto, Noriyuki Sugo
    • 雑誌名

      BMC Neuroscience

      巻: 18 号: 1 ページ: 55-55

    • DOI

      10.1186/s12868-017-0377-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nucleocytoplasmic Shuttling of Histone Deacetylase 9 Controls Activity-Dependent Thalamocortical Axon Branching2017

    • 著者名/発表者名
      Ricardo Alchini, Haruka Sato, Naoyuki Matsumoto, Tomomi Shimogori, Noriyuki Sugo, Nobuhiko Yamamoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 6024-6024

    • DOI

      10.1038/s41598-017-06243-7

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ヒト由来大脳皮質神経細胞において共因子を伴ったCREBの動態変化が神経活動依存的に転写を促進する2022

    • 著者名/発表者名
      渥美友梨,菅生紀之,岩田亮平,Pierre Vanderhaeghen,山本亘彦
    • 学会等名
      第15回神経発生討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒト由来大脳皮質神経細胞における転写調節因子CREBの共因子CBPを介した神経活動依存的な動態変化 (Activity-dependent dynamics of the transcription factor CREB via cofactor CBP in human cortical-like neurons)2021

    • 著者名/発表者名
      渥美友梨,菅生紀之,岩田亮平,Pierre Vanderhaeghen,山本亘彦
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒト由来大脳皮質神経細胞における転写調節因子CREBと共因子CBPの神経活動依存的な動態 (Activity-dependent dynamics of the transcription factor CREB via cofactor CBP in human cortical-like neurons)2021

    • 著者名/発表者名
      渥美友梨,菅生紀之,岩田亮平,Pierre Vanderhaeghen,山本亘彦
    • 学会等名
      第43回神経組織培養研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来大脳オルガノイドにおいてDNAポリメラーゼβ欠損は神経前駆細胞にDNA2本鎖切断を引き起こす2021

    • 著者名/発表者名
      千葉清歌、増田光起、恒松大翔、黒沢綾、足立典隆、山本亘彦、八木健、菅生紀之
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 体細胞核由来クローンES細胞の全ゲノム解析によるDNAポリメラーゼβ欠損マウス大脳皮質神経細胞の突然変異解析2021

    • 著者名/発表者名
      松本 理沙, 中山 宙, 松本 敏幸, 藤本 翔太, 佐藤 康成, 若山 清香, 若山 照彦, 内 村 有邦, 八木 健, 菅生 紀之
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Single-molecule imaging of CREB transcriptionfactor in human cortical-like neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Yuri Atsumi, Noriyuki Sugo, Ryohei Iwata,Pierre Vanderhaeghen, Nobuhiko Yamamoto
    • 学会等名
      IBRO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome Stability by DNA polymerase β in Cortical Development2018

    • 著者名/発表者名
      菅生紀之
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会 シンポジウム「大脳皮質の形成と機能発現を担う遺伝子制御システムの新展開」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Maintenance of genome stability by DNA polymerase β in necessary for postnatal development in cortical and hippocampal neurons2018

    • 著者名/発表者名
      Akiko Uyeda, Kohei Onishi, Teruyoshi Hirayama, Takeshi Yagi, Nobuhiko Yamamoto and Noriyuki Sugo
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] DNA polymerase β is required for postnatal hippocampal development and function2018

    • 著者名/発表者名
      Akiko Uyeda, Kohei Onishi, Teruyoshi Hirayama, Satoko Hattori, Tsuyoshi Miyakawa, Takeshi Yagi, Nobuhiko Yamamoto and Noriyuki Sugo
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia meeting on Latest Advance in Development & Function of Neuronal Circuit
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Involvement of Polβ in postnatal neuronal development and function via active DNA demethylation2018

    • 著者名/発表者名
      Akiko Uyeda, Kohei Onishi, Teruyoshi Hirayama, Satoko Hattori, Tsuyoshi Miyakawa, Takeshi Yagi, Nobuhiko Yamamoto and Noriyuki Sugo
    • 学会等名
      国立遺伝学研究所研究会「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 神経活動依存的な転写因子動態の1分子蛍光イメージンング解析2017

    • 著者名/発表者名
      菅生紀之
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会シンポジウム「クラップ&ビルド・システムによる神経制御」(仙台)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genome stability by DNA polymerase β is Critical for Neuronal Differentiation in Cortical Development2017

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Sugo, Kohei Onishi, Akiko Uyeda, Mistuhiro Shida, Teruyoshi Hirayama, Takeshi Yagi, Nobuhiko Yamamoto
    • 学会等名
      Gene regulatory mechanisms in neural fate decisions (San Juan de Alicante, Spain)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質神経細胞分化におけるDNAポリメラーゼβによるゲノム恒常性維持2017

    • 著者名/発表者名
      菅生紀之、大西公平、植田尭子、至田充宏、平山晃斉、八木健、山本亘彦
    • 学会等名
      第39回神経組織培養研究会(名古屋)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 生後発達期の大脳皮質ニューロンにおけるDNAポリメラーゼβの役割2017

    • 著者名/発表者名
      植田尭子、菅生紀之、大西公平、平山晃斉、八木健、山本亘彦
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会(舞浜)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] iPS細胞を利用したヒト神経発生過程におけるDNAポリメラーゼ βの機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      恒松大翔、菅生紀之、黒沢綾、足立典隆、山本亘彦
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会(舞浜)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DNA polymerase β is required for active DNA demethylation in postnatal development of cortical neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Akiko Uyeda, Noriyuki Sugo, Kohei Onishi, Teruyoshi Hirayama, Takeshi Yagi1 and Nobuhiko Yamamoto
    • 学会等名
      第48回 生理研国際シンポジウム(岡崎)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DNA polymerase β is involved in active DNA demethylation during postnatal development of cortical neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Akiko Uyeda, Noriyuki Sugo, Kohei Onishi, Teruyoshi Hirayama, Takeshi Yagi1 and Nobuhiko Yamamoto
    • 学会等名
      遺伝研研究会: 哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム(三島)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Live-Cell Single-Molecule Imaging with Optogenetics Reveals Dynamics of a Neuronal Activity-Dependent Transcription Factor. In: Yamamoto N., Okada Y. (eds) Single Molecule Microscopy in Neurobiology. Neuromethods, vol 1542020

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa H., Sugo N., Yamamoto N
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Humana, New York, NY
    • ISBN
      9781071605318
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 脳の発生におけるゲノム安定維持の仕組みを解明

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/yamamoto-20170801/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 脳の発生におけるゲノム安定維持の仕組みを解明

    • URL

      http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2017/20170821_1

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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