生殖系列サイクルの遺伝的安定性の発生制御メカニズム

• 研究課題/領域番号: 18H02429
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43060:システムゲノム科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中馬 新一郎 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (20378889)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: ゲノム / 遺伝 / 発生 / 生殖 / 幹細胞

研究成果の概要

生物の遺伝情報は損傷と修復を繰り返して変化する。個体発生過程の遺伝的安定性は均一ではなく、生殖細胞及び幹細胞システムは分化体細胞と比べて遺伝情報をより安定に維持する事で個体及び種の恒常性を保つものと考えられる。本研究では、マウス初期胚由来のES細胞及び各種in vitro分化誘導系、精原細胞由来のGS細胞、胎仔繊維芽細胞等を用いて遺伝的安定性に関わる各種指標及びオミクスデータの詳細な比較解析を行った。また、ES細胞の細胞周期活性および代謝活性を適切に制御する事で、多分化能を維持しつつ染色体分配の安定性を人為的に向上する事が可能であるproof of concept (POC)を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題では、個体発生の起点となる初期発生過程および生殖系列細胞の遺伝的安定性に関わる制御機構を明らかにする目的で、ES細胞、GS細胞、分化体細胞等のDNA損傷応答や染色体安定性に関わる詳細な比較データを得た。また、ES細胞の多能性を維持しつつ染色体安定性を人為的に向上する幾つかの特異的経路の候補を同定した。これらの結果は、発生生物学、遺伝学など基礎生物学的に重要なだけでなく、再生医科学領域等において期待が寄せられている幹細胞リソースの安定供給の為の技術開発の基盤となる事が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Genome-Wide Analysis of Differentially Expressed miRNAs and Their Associated Regulatory Networks in Lenses Deficient for the Congenital Cataract-Linked Tudor Domain Containing Protein TDRD7 (2021)
  • 著者名/発表者名: Anand Deepti、Al Saai Salma、Shrestha Sanjaya K.、Barnum Carrie E.、Chuma Shinichiro、Lachke Salil A.
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 615761-615761
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.615761
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Increased predominance of the matured ventricular subtype in embryonic stem cell-derived cardiomyocytes in vivo (2020)
  • 著者名/発表者名: Ichimura Hajime、Kadota Shin、Kashihara Toshihide、Yamada Mitsuhiko、Ito Kuniaki、Kobayashi Hideki、Tanaka Yuki、Shiba Naoko、Chuma Shinichiro、Tohyama Shugo、Seto Tatsuichiro、Okada Kenji、Kuwahara Koichiro、Shiba Yuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 11883-11883
  • DOI: 10.1038/s41598-020-68373-9
  • NAID: 120007006223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Tudor-domain protein TDRD7, mutated in congenital cataract, controls the heat shock protein HSPB1 (HSP27) and lens fiber cell morphology (2020)
  • 著者名/発表者名: Barnum Carrie E、Al Saai Salma、Patel Shaili D、Cheng Catherine、Anand Deepti、Xu Xiaolu、Dash Soma、Siddam Archana D、Glazewski Lisa、Paglione Emily、Polson Shawn W、Chuma Shinichiro、Mason Robert W、Wei Shuo、Batish Mona、Fowler Velia M、Lachke Salil A
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 29 号: 12 ページ: 2076-2097
  • DOI: 10.1093/hmg/ddaa096
  • NAID: 120007006225
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] MEIOSIN directs the switch from mitosis to meiosis in mammalian germ cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro K* (Corresponding), Matsuura K, Tani N, Takeda N, Usuki S, Yamane M, Sugimoto M, Fujimura S, Hosokawa M, Chuma S, Ko S.H.M, Araki K, Niwa H
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 52 号: 4 ページ: 429-445
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2020.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of Nuclear Receptor 5A1 Induces and Maintains an Intermediate State of Conversion between Primed and Naive Pluripotency (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Kaori、Ikeda Tatsuhiko、Hosokawa Mihoko、Nakatsuji Norio、Kawase Eihachiro、Chuma Shinichiro、Hasegawa Kouichi、Suemori Hirofumi
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 14 号: 3 ページ: 506-519
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.01.012
  • NAID: 120007006224
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GPAT2 is required for piRNA biogenesis, transposon silencing, and maintenance of spermatogonia in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shiromoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Nagamori I, Chuma S, Arakawa T, Nishimura T, Hasuwa H, Tachibana T, Ikawa M, Nakano T.
  • 雑誌名: Biol Reprod. 巻: Apr 5. 号: 1 ページ: 248-256
  • DOI: 10.1093/biolre/ioz056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mouse GTSF1 is an essential factor for secondary piRNA biogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Takuji、Watanabe Toshiaki、Kuramochi‐Miyagawa Satomi、Takemoto Noriaki、Shiromoto Yusuke、Kudo Akihiko、Kanai‐Azuma Masami、Tashiro Fumi、Miyazaki Satsuki、Katanaya Ami、Chuma Shinichiro、Miyazaki Jun‐ichi
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 19 号: 4
  • DOI: 10.15252/embr.201642054
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Meiosis priming program and genome stability control of the germline stem cell cycle in mouse development (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinchiro Chuma
  • 学会等名: MBSJ2000
• [学会発表] 生殖系列サイクルの発生段階に応じた遺伝的安定性の調節機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中馬新一郎
  • 学会等名: 遺伝研研究会「有性生殖にかかわる染色体・クロマチン・核動態に関する研究会」
  • 招待講演
• [学会発表] PARI regulates both replication stress response and DNA damage response to maintain genome stability in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ayako L. Mochizuki, Ami Katanaya, Eri Hayashi, Mihoko Hosokawa, Emiko Moribe, Akira Motegi, Masamichi Ishiai, Minoru Takata, Gen Kondoh, Hitomi Watanabe, Norio Nakatsuji, Shinichiro Chuma.
  • 学会等名: ICRR2019
• [学会発表] PARI Regulates Stalled Replication Fork Processing To Maintain Genome Stability upon Replication Stress in Mice (2018)
  • 著者名/発表者名: 中馬新一郎
  • 学会等名: 新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」成果取りまとめ公開シンポジウム
  • 国際学会