発生期のエピジェネティック制御による神経細胞の多様化

• 研究課題/領域番号: 26640012
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 山梨大学 (2015-2016); 大阪大学 (2014)
• 研究代表者: 豊田 峻輔 山梨大学, 総合研究部, 医学研究員 (10727415)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 神経細胞 / エピジェネティクス / 多様性 / 神経回路 / iPS細胞

研究成果の概要

発生初期の胚から生後の脳にわたってのDNAメチル化解析、胎生致死マウスからのiPS細胞株の樹立とキメラマウスの作製、及び単一神経細胞レベルでの遺伝子発現解析と形態解析を行うことで、DNAメチル化酵素Dnmt3b依存的な発生初期の差次的なDNAメチル化がプルキンエ細胞におけるクラスター型プロトカドヘリンの確率的な発現を制御し、樹状突起のパターン形成に関わっていることを世界に先駆けて明らかにした。さらに共同研究として、キメラマウスの脳におけるダブルホールセル記録を行うことで、大脳皮質の細胞系譜依存的な双方向性シナプス結合の形成にも発生期のエピジェネティック制御が関与していることを発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Establishment of high reciprocal connectivity between clonal cortical neurons is regulated by the Dnmt3b DNA methyltransferase and clustered protocadherins (2016)
  • 著者名/発表者名: Tarusawa E., Sanbo M., Okayama A., Miyashita T., Kitsukawa T., Hirayama T., Hirabayashi T., Hasegawa S., Kaneko R., Toyoda S., Kobayashi T., Kato-Itoh M., Nakauchi H., Hirabayashi M., Yagi T., Yoshimura Y.
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 14 号: 1 ページ: 103-103
  • DOI: 10.1186/s12915-016-0326-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Developmental epigenetic modification regulates stochastic expression of clustered protocadherin genes, generating single neuron diversity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyoda S, Kawaguchi M, Kobayashi T, Tarusawa E, Toyama T, Okano M, Oda M, Nakauchi H, Yoshimura Y, Sanbo M, Hirabayashi M, Hirayama T, Hirabayashi T, Yagi T.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 82 号: 1 ページ: 94-108
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.02.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 神経細胞の多様化に重要な発生初期のエピジェネティック制御 クラスター型プロトカドヘリン遺伝子の確率的発現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田峻輔, 八木健
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 32 (14) ページ: 2263-2266
• [学会発表] 神経細胞の多様化に重要な発生期のエピジェネティック制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 豊田峻輔
  • 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: 神戸ポートアイランド（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Developmental epigenetic modification regulates stochastic expression of clustered Protocadherin genes, generating single neuron diversity (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyoda S, Yagi T.
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: イタリア ミラノ
  • 年月日: 2014-07-05 – 2014-07-09
• [備考] 豊田峻輔 ホームページ
  • URL: http://researchmap.jp/toyoda02/
• [備考] 山梨大学医学部・大学院総合研究部 生理学講座神経生理学教室 ホームページ
  • URL: http://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/physio02/Kitamura_Lab_j/Top_j.html
• [備考] 山梨大学医学部・大学院総合研究部 生理学講座第２教室 ホームページ
  • URL: http://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/physio02/Kitamura_Lab_j/Top_j.html