全能性細胞に高発現する遺伝子群の解析とその応用

• 研究課題/領域番号: 25291053
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 長浜バイオ大学
• 研究代表者: 中村 肇伸 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (80403202)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2015年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: 全能性細胞 / リプログラミング / 胚性遺伝子活性化 / 母性RNA分解 / Pramef12 / 減数分裂 / レチノイン酸シグナル / Klf17 / Btg4

研究成果の概要

精子と卵子は最終分化した細胞であり、次世代に遺伝情報を伝える役割を担うが、受精後すぐにリプログラミングにより全能性を獲得する。この過程では、プロタミン-ヒストン置換、DNAの脱メチル化、胚性遺伝子の活性化、母性RNA/タンパク質の分解などが重要であることが明らかにされている。しかし、全能性が獲得されるメカニズムについては、その重要性にも関わらず、不明な点が多く残されている。本研究では、全能性細胞で特異的に発現する遺伝子群を同定した。これらの遺伝子の中で、Klf17とBtg4が初期発生に必要な母性効果遺伝子であり、それぞれ胚性遺伝子の活性化と母性RNAの分解に必須であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Trichostatin A specifically improves the aberrant expression of transcription factor genes in embryos produced by somatic cell nuclear transfer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Oikawa M, Kamimura S, Ogonuki N, Nakamura T, Nakano T, Abe K, Ogura A.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 10127-10127
  • DOI: 10.1038/srep10127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human Dynactin-Associated Protein Transforms NIH3T3 Cells to Generate Highly Vascularized Tumors with Weak Cell-Cell Interaction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunoh T, Wang W, Kobayashi H, Matsuzaki D, Togo Y, Tokuyama M, Hosoi M, Koseki K, Wada S, Nagai N, Nakamura T, Nomura S, Hasegawa M, Sasaki R, Mizukami T.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10(8) 号: 8 ページ: e0135836-e0135836
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0135836
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stella controls chromocenter formation through regulation of Daxx expression in 2-cell embryos. (2015)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, T., Nakatani, T., Oda, M., Kimura, Y., Sekita, Y., Kimura, T., Nakamura, T., and Nakano, T.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 466 号: 1 ページ: 60-60
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.08.106
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] De novo DNA methylation through the 5'-segment of the H19 ICR maintains its imprint during early embryogenesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki, H., Okamura, E., Takahashi, T., Ushiki, A., Nakamura, T., Nakano, T., Hata, K., Fukamizu, A., and Tanimoto, K.
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 3833-3844
  • DOI: 10.1242/dev.126003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Global DNA hypomethylation coupled to cellular transformation and metastatic ability. (2015)
  • 著者名/発表者名: Funaki S, Nakamura T, Nakatani T, Umehara H, Nakashima H, Okumura M, Oboki K, Matsumoto K, Saito H, Nakano T.
  • 雑誌名: FEBS lett. 巻: 589 号: 24PartB ページ: 4053-60
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.11.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biotin-deficient diet induces chromosome misalignment and spindle defects in mouse oocytes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuji A, Nakamura T, Shibata K.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 79 号: 2 ページ: 292-9
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.968090
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dppa3 expression is critical for generation of fully-reprogrammed iPS cells and maintenance of Dlk1-Dio3 imprinting. (2015)
  • 著者名/発表者名: Xu X et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 6008-6008
  • DOI: 10.1038/ncomms7008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stella preserves maternal chromosome integrity by inhibiting 5hmC-dependent gammaH2AX accumulation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakatani et al.
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 16 号: 5 ページ: 582-589
  • DOI: 10.15252/embr.201439427
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trichostatin A specifically improves the aberrant expression of transcription factor genes in embryos produced by somatic cell nuclear transfer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Oikawa M, Kamimura S, Ogonuki N, Nakamura T, Nakano T, Abe K, Ogura A.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 未定
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of maintenance DNA methylation by Stella. (2014)
  • 著者名/発表者名: Funaki S, Nakamura T, Nakatani T, Umehara H, Nakashima H, Nakano T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 453 号: 3 ページ: 455-60
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.09.101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Dppa3 on DNA methylation dynamics during primordial germ cell development (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakashima H, Kimura T, Kaga Y. Nakatani T, Seki Y, Nakamura T, Nakano T
  • 雑誌名: Biol Rep 巻: 88 号: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1095/biolreprod.112.105932
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPAT2, a Mitochondrial Outer Membrane Protein in piRNA Biogenesis in Germline Stem Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiromoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Daiba A, Chuma S, Katanaya A, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Nakamura T, Yoshinaga K, Asada N, Nakamura S, Yasunaga T, Kojima-Kita K, Itou D, Kimura T, Nakano T
  • 雑誌名: RNA 巻: 19 号: 6 ページ: 803-810
  • DOI: 10.1261/rna.038521.113
  • 査読あり
• [学会発表] Critical function of Klf17 for the zygotic genome activation in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Yui Goto, Asuka Furuta, Kenji Suzuki, Takashi Kohda, Masahito Ikawa, Toshinobu Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on “Epigenome dynamics and regulation in germ cells”
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 全能性細胞で特異的に発現するKlf17の初期発生における必要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤 悠比、鈴木 健士、古田 明日香、幸田 尚、伊川 正人、中村 肇伸
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] High-affinity, poly-reactive IgA is required for gut homeostatic maintenance to prevent colitis in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinsaku Okai, Fumihito Usui, Makoto Hasegawa, Toshinobu Nakamura, Kazuya Yamamoto, Eri Nishiyama, Hiroshi Mori, Takuji Yamada, Ken Kurokawa, Tamotsu Kato, Eiji Miyauchi, Hiroshi Ohno, Reiko Shinkura
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] High-affinity, poly-reactive IgA is required for gut homeostatic maintenance to prevent colitis in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinsaku Okai, Fumihito Usui, Makoto Hasegawa, Toshinobu Nakamura, Kazuya Yamamoto, Eri Nishiyama, Hiroshi Mori, Takuji Yamada, Ken Kurokawa, Tamotsu Kato, Eiji Miyauchi, Hiroshi Ohno, Reiko Shinkura
  • 学会等名: 第44回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] 全能性細胞で特異的に発現する遺伝子群の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 神戸大学農学部 第33回インターゲノミクスセミナー
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Vitamin B1栄養が卵子の質におよぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 愛、中村 肇伸、柴田 克己
  • 学会等名: 第54回 日本栄養・食糧学会 近畿支部大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-10-10
• [学会発表] Critical functions of totipotent-cell specific genes Klf17 and Btg4 in zygotic reprogramming (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Suzuki, Yui Goto, Asuka Furuta, Takashi Kohda, Masahito Ikawa, Toshinobu Nakamura
  • 学会等名: The 40th Naito Conference Epigenetics ”From Histone Code to Therapeutic Strategy”
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] 全能性細胞で高発現するBtg4の初期発生における必要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健士、後藤 悠比、古田 明日香、伊川 正人、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 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」第3回若手勉強会
  • 発表場所: 静岡県
  • 年月日: 2015-07-22
• [学会発表] 初期胚のクロマチン再構成におけるヒストンシャペロンの役割 ～DNA脱メチル化制御因子Stella欠損胚をモデルとして～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒川 達彦、中谷 庸寿、小田 昌朗、木村 康義、関田 洋一、木村 透、中村 肇伸、仲野 徹
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 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」第3回若手勉強会
  • 発表場所: 静岡県
  • 年月日: 2015-07-22
• [学会発表] マウス受精卵におけるStellaの雌性ゲノム保護とその初期胚発生への重要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中谷 庸寿、山縣 一夫、木村 透、小田 昌朗、中島 啓行、堀 真由子、関田 洋一、荒川 達彦、中村 肇伸、仲野 徹
  • 学会等名: 第9回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] Biotin-deficient diet induces abnormal oocyte in mouse (2015)
  • 著者名/発表者名: Ai Tsuji, Toshinobu Nakamura, Katsumi Shibata
  • 学会等名: 12th Asian Congress of Nutrition
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2015-05-14 – 2015-05-18
• [学会発表] Biotin-deficient diet induces abnormal oocyte in mouse (2015)
  • 著者名/発表者名: Ai Tsuji, Toshinobu Nakamura, Katsumi Shibata
  • 学会等名: 12th Asian Congress of Nutrition
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2015-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] 全能性細胞で高発現する遺伝子群の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸、仲野 徹
  • 学会等名: CREST「エピゲノム研究に基づく診断・治療へ向けた新技術の創出」研究領域 第4回領域会議
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-22
• [学会発表] エピゲノム成立の分子メカニズムの解明と制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 仲野 徹、中村 肇伸
  • 学会等名: CREST「エピゲノム研究に基づく診断・治療へ向けた新技術の創出」研究領域 第4回領域会議
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-22
  • 招待講演
• [学会発表] マウスにおけるビオチン欠乏は卵子の質を劣化させる (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻 愛、中村 肇伸、柴田 克己
  • 学会等名: 第13回日本栄養改善学会近畿支部学術総会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-12-07
• [学会発表] Asymmetry in histone H2B O-GlcNAcylation between paternal and maternal chromatin of mouse zygotes (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸、鈴木 健士、後藤 悠比、中谷 庸寿、関田 洋一、仲野 徹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 腸炎モデルマウスに対する腸管ＩｇＡ抗体の作用機序の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡井 晋作、臼井 文人、野村 慎太郎、中村 肇伸、山本 和也、西山 依里、森 宙史、山田 拓司、黒川 顕、加藤 保、大野 博司、新蔵 礼子
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 初期胚のクロマチン再構成におけるヒストンシャペロンの役割 ～DNA脱メチル化制御因子Stellaの欠損胚をモデルとして～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川 達彦、中谷 庸寿、関田 洋一、木村 透、中村 肇伸、小田 昌朗、仲野 徹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 受精卵における胚性遺伝子の活性化機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 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」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-01
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetry in histone H2B O-GlcNAcylation between paternal and maternal chromatin of mouse zygotes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinobu Nakamura, Kenji Suzuki, Yui gotou, Tsunetoshi Nakatani, Yoichi Sekita, Toru Nakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting EPIGENETICS & CHROMATIN
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-13
• [学会発表] Stella preserves maternal chromosome integrity by inhibiting 5hmC-dependent γH2AX accumulation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunetoshi Nakatani, Kazuo Yamagata, Tohru Kimura, Masaaki Oda, Hiroyuki Nakashima, Mayuko Hori, Yoichi Sekita, Tatsuhiko Arakawa, Toshinobu Nakamura, Toru Nakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting EPIGENETICS & CHROMATIN
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-13
• [学会発表] トリコスタチンA処理による体細胞核移植クローン胚の転写因子関連遺伝子発現の改善について (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 貴美子、及川 真実、上村 悟氏、越後貫 成美、中村 肇伸、仲野 徹、小倉 淳郎
  • 学会等名: 第107回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 帯広
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] 初期胚のクロマチン再構成におけるヒストンシャペロンの役割 ～DNA脱メチル化制御因子Stellaの欠損胚をモデルとして～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川 達彦、中谷 庸寿、関田 洋一、木村 透、中村 肇伸、小田 昌朗、仲野 徹
  • 学会等名: 第3回大阪大学医学系研究科若手研究フォーラム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-07-30
• [学会発表] 全能性細胞で高発現するBtg4の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健士、後藤 悠比、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 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」第2回若手勉強会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-07-16 – 2014-07-18
• [学会発表] 着床前胚におけるKlf17の重要な役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤 悠比、鈴木 健士、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金 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」第2回若手勉強会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-07-16 – 2014-07-18
• [学会発表] 受精卵におけるヒストンH2BのN-アセチルグルコサミン修飾 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸、鈴木 健士、後藤 悠比、中谷 庸寿、関田 洋一、仲野 徹
  • 学会等名: 第8回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [学会発表] 受精卵におけるヒストンH2BのN-アセチルグルコサミン修飾とその意義 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省補助金新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] 全能性細胞で高発現するKlf17の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤 悠比、鈴木 健士、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省補助金新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 全能性細胞で高発現するBtg4の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健士、後藤 悠比、中村 肇伸
  • 学会等名: 文部科学省補助金新学術領域研究「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 受精卵における能動的DNA脱メチル化の制御機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「DNAメチル化の制御機構-メチル化模様形成、維持と消去」
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [図書] 生体の科学「着床前胚と始原生殖細胞におけるDNAメチル化リプログラミング」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 細胞工学「母性因子を用いたiPS細胞の樹立効率と質の改善」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [図書] 細胞工学; 母性因子を用いたiPS細胞の樹立効率と質の改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [図書] 生体の科学; 着床前胚と始原生殖細胞におけるDNAメチル化リプログラミング (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 出版者: 医学書院
• [図書] Stella and zygotic reprogramming; In “Epigenetic Mechanisms in Cellular Reprogramming”, Epigenetics and Human Health series (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Nakano T.
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Springer
• [図書] 細胞工学「受精後のエピジェネティック制御」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [備考] 中村肇伸准教授らの共同研究が『Nature communications』に掲載されました
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/
• [備考] [プレスリリース]中村肇伸准教授らの共同研究について
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/
• [備考] 中村肇伸准教授らの共同研究が『Nature communications』に掲載されました
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/others/
• [備考] Nature communicationsに掲載された論文が新聞で報道されました
  • URL: http://b-lab.nagahama-i-bio.ac.jp/?page_id=203
• [備考] 中村肇伸講師が文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞しました
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/news/news/2013/04/post_233.html