初期胚細胞の運命決定における転写を介した時間制御機構の解明

• 研究領域: 脳構築における発生時計と場の連携
• 研究課題/領域番号: 17H05783
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所)
• 研究代表者: 松尾 勲 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 病因病態部門, 部長 (10264285)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 転写制御 / 細胞運命決定 / BET / 着床前胚 / 哺乳動物胚 / 転写活性化

研究実績の概要

本課題では、マウス胚盤胞期において、栄養外胚葉、内部細胞塊、原始内胚葉、エピブラストへの運命決定に転写が、発生進行の時間を追ってどのように制御されているのか解明することを目的に研究を進めている。現在までに、アセチル化ヒストンと結合するBETファミリータンパク質（BET; Brd2, Brd3, Brd4, Brdtからなる）の機能をJQ1薬剤で阻害した場合、内部細胞塊からエピブラストにいたる過程で多能性幹細胞系譜特異的に発現するNanogなどの遺伝子が転写レベルで低下すること、その一方で、胚盤胞全体でユビキタスに発現する遺伝子が発現上昇することを見いだしている。本年度は、下記の内容を明らかにした。
①BETの化学阻害剤で失われた転写機能がBrd2とBrd4のどちらの分子に依存しているのか、Brd2及びBrd4遺伝子欠損マウス胚を用いて標的遺伝子の発現をwhole mount in situ hybridization法にて解析した。その結果、Brd2ではなく、主にBrd4が標的遺伝子の転写活性化・抑制化に関与していることを明らかにした。②Brd4欠損胚において細胞運命がどのように影響を受けているか免疫染色法で解析したところ、エピブラスト以外の栄養外胚葉や原子内胚葉系譜では大きな影響は見られないことが分かった。③IPAからBETの機能阻害によって発現低下した遺伝子群が関連すると示唆されたJAK-STAT3経路について、BETがどのように関わっているか解析を進めた。具体的には、JAK-STAT3経路の活性化剤・阻害剤とBETの阻害剤を組み合わせて、下流マーカーの挙動を解析した。その結果、BETはSTAT3が核内で安定に存在して転写を活性化する過程に必要であることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Competition for Mitogens Regulates Spermatogenic Stem Cell Homeostasis in an Open Niche (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitadate Y., Jorg DJ., Tokue M,. Maruyama A., Ishikawa R., Tsuchiya S., Segi-Nishida E., Nakagawa T., Uchida A., Kimura-Yoshida C., Mizuno S., Sugiyama F., Azami T., Ema M., Noda C., Kobayashi S., Matsuo I., Kanai Y., Nagasawa T., Sugimoto Y., Takahashi S., Simons BD., Yoshida S.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 24 号: 1 ページ: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.013
  • NAID: 120007128265
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cytoplasmic localization of GRHL3 upon epidermal differentiation triggers cell shape change for epithelial morphogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Kimura-Yoshida, Kyoko Mochida, Masa-aki Nakaya, Takeomi Mizutani and Isao Matsuo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9(1) 号: 1 ページ: 4059-4059
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06171-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マウス胚前後軸形成において力学的環境が果たす役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松尾 勲
  • 雑誌名: 大阪母子医療センター雑誌 巻: 3４(1) ページ: 1-11
  • 査読あり
• [学会発表] マウス着床後胚におけるライヘルト膜の力学的機能の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田 陽子、吉田 千春、爪 麻美、持田 京子、松尾 勲
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] GRHL3因子は核から細胞質へ局在を変えることで、機能的で弾性率に富んだ上皮細胞を誘導する (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村-吉田 千春、持田 京子、中谷 雅明、水谷 武臣、松尾 勲
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Regulation of cell fate via BET family proteins in mouse preimplantation embryos (2018)
  • 著者名/発表者名: Mami Tsume, Chiharu Kimura-Yoshida, Kyoko Mochida, Yoko Ueda, Isao Matsuo
  • 学会等名: International Young Scientists Workshop on Neural Development & Stem Cells 2018
• [学会発表] BETファミリータンパク質を介したマウス着床前胚の細胞運命制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 爪 麻美、木村ー吉田 千春、持田 京子、松尾 勲
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [学会発表] Surface ectoderm specification of uncommitted ectodermal progenitors in the neural plate border is crucial for neural tube closure (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Kimura-Yoshida, Isao Matsuo
  • 学会等名: 50th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター研究所ホームページ
  • URL: https://www.wch.opho.jp/research/index.html
• [備考] 大阪母子医療センター研究所病因病態部門
  • URL: http://www.mch.pref.osaka.jp/research/embryology/index.html