発生・分化におけるエピジェネティクス制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21249016
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 仲野 徹 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00172370)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 47,970千円 (直接経費: 36,900千円、間接経費: 11,070千円); 2011年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円); 2010年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2009年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
• キーワード: DNAメチル化 / ヒストン修飾 / エピジェネティクス / クロマチン / 遺伝子発現 / 悪性腫瘍 / 初期発生 / メチル化シトシン / ハイドロキシメチル化シトシン / 細胞分化 / 小分子RNA / 精子形成

研究概要

エピジェネティクス制御は多細胞体の発生・分化においてきわめて重要なものであり、細胞分化は、エピジェネティクス状態が確立していく過程ととらえることも可能である。本研究では、(1)初期発生のDNAメチル化制御因子PGC7/ Stellaの解析、(2)血液細胞分化におけるエピジェネティック制御、(3)マウスPIWIファミリー遺伝子の機能解析、についての研究をおこなった。
その結果、(1)では、PGC7/ Stellaは、初期胚において、ヒストンH3の9番目のリジンのメチル化(H3K9me2)を介してクロマチンに結合すること、また、能動的脱メチル化の阻害は、メチル化シトシンをヒドロキシメチル化シトシンへと転換する酵素であるTet3のクロマチンへの結合を阻害することによって生じること、が明らかとなった。(2)では、転写因子は、発現するタイミングにおいて機能が異なること、そして、その機能にはエピジェネティクス制御が関与すること、を明らかにした。また、(3)では、マウスPIWIファミリーの機能解析にはGS細胞(Germline stem cell)が極めて有用であることを明らかにし、そのシステムを用いることによりpiRNAの生合成に関与するタンパクを同定した。さらに、人為的なpiRNA誘導システムの開発をおこなった。

研究成果

• [雑誌論文] PGC7 binds histone H3K9me2 to protect against conversion of 5MeC to 5HmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Liu YU, Nakashima H, UmeharaH, Inoue K, Matoba S, Tachibana M, OguraA, Shinkai Y, Nakano T.
  • 雑誌名: Nature 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of DPPA3 for chromatin condensation in mouse oocytogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohishi K, Nakano T.
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 279 ページ: 832-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of DPPA3 for chromatin condensation in mouse oocytogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Liu YJ, Nakamura T, Nakano T
  • 雑誌名: Biol Rep 巻: 86 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of DPPA3 for chromatin condensation in mouse oocytogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Liu YJ, Nakamura T, Nakano T.
  • 雑誌名: Biol Rep 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGC7/Stella links H3K9me2 to protect against conversion of 5MeC to 5HmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, et al
  • 雑誌名: Nature 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi-mediated knockdown of Xist can rescue the impaired postimplantation development of cloned mouse embryos. (2011)
  • 著者名/発表者名: Matoba S, Inoue K, Kohda T, Sugimoto M, Mizutani E, Ogonuki N, Nakamura T, Abe K, Nakano T, Ishino F, Ogura A
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 108 ページ: 20621-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Locus-and domain-dependent control of DNA methylation at mouse B1 retrotransposons during male germ cell development (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi K, Li Y, Watanabe T, Ichiyanagi T, Fukuda K, Kitayama J, Yamamoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, NakanoT, Yabuta Y, Seki Y, Saitou M, Sasaki H
  • 雑誌名: Genome Res 巻: 21 ページ: 2058-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tudor domain containing 7(Tdrd7) is essential for dynamic ribonucleoprotein(RNP) remodeling of chromatoid bodies during spermatogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Hosokawa M, Vagin VV, ReuterM, Hayashi E, Mochizuki AL, Kitamura K, Yamanaka H, Kondoh G, Okawa K, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Sachidanandam R, Hannon GJ, Pillai RS, Nakatsuji N, Chuma S
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 108 ページ: 10579-10584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of the MDM2-P53 pathway and tumor growth by PICT1 via nucleolar RPL11 (2011)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M, Kawahara K, Nishio M, MimoriK, Kogo R, Hamada K, Itoh B, Wang J, KomatsuY, Yang YR, Hikasa H, Horie Y, YamashitaT, Kamijo T, Zhang Y, Zhu Y, Prives C, Nakano T, Mak TW, Sasaki T, Maehama T, MoriM, Suzuki A
  • 雑誌名: Nat Med 巻: 17 ページ: 944-951
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro generation of HSC-like cells from murine ESCs/ iPSCs by enforced expression of LIM-homeobox transcription factor Lhx2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitajima K, Minehata K, Sakimura K, Nakano T, Hara T
  • 雑誌名: Blood 巻: 117 ページ: 3748-3758
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role for piRNAs and a novel non-coding RNA in de novo DNA methylation of the imprinted mouse Rasgrf1 locus (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Tomizawa S, Mitsuya K, Totoki Y, Yamamoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Iida N, Hoki Y, Murphy PJ, Toyoda A, Gotoh K, Hiura H, Arima T, Fujiyama A, Sado T, Shibata T, Nakano T, Lin H, Ichiyanagi K, Soloway PD, Sasaki H
  • 雑誌名: Science 巻: 332 ページ: 848-852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of pluripotency in primordial germ cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Nakano T
  • 雑誌名: Histol Histopathol 巻: 26 ページ: 643-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sox9 sustains chondrocyte survival and hypertrophy in part through Pik3ca-Akt pathways (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikegami D, Akiyama H, Suzuki A, Nakamura T, Nakano T, Yoshikawa H, Tsumaki N
  • 雑誌名: Development 巻: 138 ページ: 1507-1519
  • 査読あり
• [雑誌論文] MitoPLD Is a Mitochondrial Protein Essential for Nuage Formation and piRNA Biogenesis in the Mouse Germline (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Chuma S, Yamamoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Totoki Y, Toyoda A, Hoki Y, Fujiyama A, Shibata T, Sado T, Noce T, Nakano T, Nakatsuji N, Lin H, Sasaki H
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 20 ページ: 364-375
  • 査読あり
• [雑誌論文] 5-hydroxymethylcytosine in the mammalian zygote is linked with epigenetic reprogramming (2011)
  • 著者名/発表者名: Wossidlo M, Nakamura T, Lepikhov K, Marques J, Zakhartchenko V, Boiani M, Arand J, Nakano T, Reik W, Walter J
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 2 ページ: 241-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of Lhx1 activity impacts on the localization of primordial germ cells in the mouse (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka SS, Yamaguchi YL, Steiner KA, Nakano T, Nishinakamura R, Kwan KM, Behringer RR, Tam PP
  • 雑誌名: Dev Dyn 巻: 239 ページ: 2851-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] 5-hydroxymethylcy tosine in the mammalian zygote is linked with epigenetic reprogramming (2011)
  • 著者名/発表者名: Wossidlo M, et al
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 2 号: 1 ページ: 241-241
  • DOI: 10.1038/ncomms1240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tseng CP Disabled-2 is required for mesoderm differentiation of murine embryonic stem cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Huang CL, Cheng JC, Kitajima K, Nakano T, Yeh CF, Chong KY,
  • 雑誌名: J Cell Physiol 巻: 225 ページ: 92-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] MVH in piRNA processing and gene silencing of retrotransposons (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuramochi-Miyagawa S, Watanabe T, Gotoh K, Takamatasu K, Chuma S, Kojima-Kita K, Shiromoto Y, Asada N, Toyoda A, Fujiyama A, Totoki Y, Shibata T, Kimura T, Nakatsuji N, Noce T, Sasaki H, Nakano T
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 24 ページ: 887-892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metastable primordial germ cell-like state induced from mouse embryonic stem cells by Akt activation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamano N, Kimura T, Watanabe-Kushima S, Shinohara T, Nakano T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 392 ページ: 311-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disabled-2 is required for mesoderm differentiation of murine embryonic stem cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Huang CL, Cheng JC, Kitajima K, Nakano T, Yeh CF, Chong KY, Tseng CP
  • 雑誌名: J Cell Physiol 巻: 225 ページ: 92-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] The TDRD9-MIWI2 complex is essential for piRNA-mediated retrotransposon silencing in the mouse male germline (2009)
  • 著者名/発表者名: Shoji M, Tanaka T, Hosokawa M, Reuter M, Stark A, Kato Y, Kondoh G, Okawa K, Chujo, Suzuki T, Hata K, Martin S, Noce T, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Sasaki H, Pillai RS, Nakatsuji N, Chuma S
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 17 ページ: 775-787
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gtsf1/ Cue110, a gene encoding a protein with two copies of a CHHC Zn-finger motif, is involved in spermatogenesis and retrotransposon suppression in murine testes (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Toyoda S, Kuramochi-Miyagawa S, Miyazaki T, Miyazaki S, Tashiro F, Yamato E, Nakano T, Miyazaki J
  • 雑誌名: Dev Biol 巻: 335 ページ: 216-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Associations between PIWI proteins and TDRD1/ MTR-1 are critical for integrated subcellular localization in murine male germ cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima K, Kuramochi-Miyagawa S, Chuma S, Tanaka T, Nakatsuji N, Kimura T, Nakano T
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 14 ページ: 1155-1165
  • 査読あり
• [雑誌論文] MILI, a piRNA binding protein, is required for germline stem cell self-renewal and appears to positively regulate translation (2009)
  • 著者名/発表者名: Unhavaithaya Y, Hao Y, Beyret E, Yin H, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Lin H
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 284 ページ: 6507-6519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increase of hematopoietic progenitor and suppression of endothelial gene expression by Runx1 expression during in vitro ES differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai E, Kitajima K, Sato A, Nakano T
  • 雑誌名: Exp Hematol 巻: 37 ページ: 334-345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Associations between PIWI proteins and TDRD1/MTR-1 are critical for integrated subcellular localization in murine male germ cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima K, (5名), Nakano T
  • 雑誌名: Genes to Cells 14 ページ: 1155-1165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increase of hematopoictic progenitor and suppression of endothelial gene expression by Runxl expression during in vitro ES differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai E, Kitajima K, Sato A, Nakano T
  • 雑誌名: Experimental Hematology 37 ページ: 334-345
  • 査読あり
• [雑誌論文] The TDRD9-MIWI2 complex is essential for piRNA-mediated retrotransposon silenine in the mouse male eermline (2009)
  • 著者名/発表者名: Shoji M, (13名), Nakano T, (4名)
  • 雑誌名: Developmental Cell 17 ページ: 775-787
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gtsfl/Cue110, a gene encoding a protein with two copies of a CHHC Zn-finger motif, is involved in spermatogenesis and retrotransposon suppression in murine testes (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, (6名), Nakano T, Miyazaki J
  • 雑誌名: Developmental Biology 335 ページ: 216-227
  • 査読あり
• [雑誌論文] MILL, a piRNA binding protein, is required for germline stem cell self-renewal and annears to positively regulate translation (2009)
  • 著者名/発表者名: Unhavaithaya Y, (4名), Nakano T, Lin H
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 284 ページ: 6507-6519
  • 査読あり
• [雑誌論文] MVH in piRNA processing and gene silencing of retrotransposons
  • 著者名/発表者名: Kuramochi-Miyagawa S, (15名), Nakano T
  • 雑誌名: Genes and Development (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metastable primordial germ cell-like state induced from mouse embryonic stem cells by Akt activation
  • 著者名/発表者名: Yamano N, (3名), Nakano T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] DNA Methylation and Hydroxymethylation (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakano T
  • 学会等名: MBJS 2011
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] DNA Methylation and Hydroxymethylation (2011)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] DNA methylation control by PGC7/Stella (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: BMB 2010
  • 発表場所: 神戸(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] 細胞分化・がん化におけるエピジェネティクス制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: JDDW2010
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-15
• [学会発表] 幹細胞の未分化性とシグナル (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: 第69回日本癌学会
  • 発表場所: 大阪(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] DNA methylation in Early Embryogenesis (2010)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: Epigenetics : New horizons in Japan and Scandinavia
  • 発表場所: ストックホルム, スウェーデン(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Epigenetic Gene Regulation and GATA factors (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano T
  • 学会等名: Tohoku University Global COE 1st International Sympsium
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] 発生・分化におけるエピジェネティクス制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: 日本免疫学会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] Epigenetic Gene Regulation and GATA factors (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano T
  • 学会等名: International Society of Experimental Hematology
  • 発表場所: Athens, Greek
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] Epigenetic gene regulation and GATA factors (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: International Society of Experimental Hematology
  • 発表場所: アテネ、ギリシャ
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] DNA Methylation in Early Embryogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano T
  • 学会等名: Epigenetics : New Horizons in Japan and Scandinavia
  • 発表場所: Stockholm, Sweeden
  • 年月日: 2009-09-06
• [学会発表] DNA Methylation in Early Embryogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano T
  • 学会等名: From Imprinting to the Epigenome
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] DNA methylation in early embryogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: From Imprinting to the Epigenome
  • 発表場所: ケンブリッジ、英国
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] DNA methylation in early embryogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲野徹
  • 学会等名: 日本発生生物学会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2009-05-29