クロマチン制御因子ポリコーム群と転写因子のクロストークによる胚体外組織発生の制御

• 研究領域: 哺乳類初期発生の細胞コミュニティー
• 研究課題/領域番号: 22116513
• 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: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 遠藤 充浩 独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, 研究員 (40391883)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2011年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円); 2010年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 幹細胞 / ポリコーム / クロマチン / エピジェネティクス / 初期発生 / 転写因子 / 転写制御 / 細胞分化 / 栄養外胚葉 / 胚体外内胚葉 / 転写抑制 / マウス

研究概要

クロマチン制御因子ポリコーム群による胚体外組織発生の制御機構を理解する目的で、Ring1A/Bコンディショナル欠損TS細胞およびXEN細胞を作成し、解析を行った。Ring1A/Bを欠損したTS細胞は未分化培養条件(+FGF4,+MEF)で維持が可能であったが、分化条件下(-FGF4,-MEF)で分化に遅延が見られた。Ring1A/Bの標的遺伝子のうち、分化遅延の原因となる遺伝子を発現アレイおよびChIP-on-chip解析によりスクリーニングしたところ、Cdx2, Eomes, Sox2をはじめとする転写因子群が同定された。これらの転写因子の発現はFGF4またはMEFからのシグナルに依存しており、シグナルの除去に応答して発現が抑制される過程にポリコーム群Ring1A/Bが必要であることが示唆された。一方、XEN細胞はBMP4存在下で臓側内胚葉(visceral endoderm)へ分化することが知られているが、Ring1A/B欠損XEN細胞はBMP非存在下でも臓側内胚葉へ偏った分化傾向を示した。発現アレイとChIP-on-chip解析を行ったところ、XEN細胞においてBMP4投与依存性に発現上昇する転写因子の多くがRing1A/Bの標的遺伝子になっており、Ring1A/B欠損XEN細胞でも発現が上昇していることが分かった。TS細胞とXEN細胞を用いた以上の解析結果は、胚体外組織由来の幹細胞が細胞外シグナルに応答して分化する過程にポリコーム群が関与していることを示唆していており、幹細胞が分化能を維持するメカニズムを理解する上で重要な知見だと思われる。

研究成果

• [雑誌論文] RYBP Represses Endogenous Retroviruses and Preimplantation- and Germ Line-Specific Genes in Mouse Embryonic Stem Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Hisada K
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 巻: 32 ページ: 1139-1149
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Hbo1-Brd1/Brpf2 complex is responsible for global acetylation of H3K14 and required for fetal liver erythropoiesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Mishima Y
  • 雑誌名: Blood 巻: 118 号: 9 ページ: 2443-2453
  • DOI: 10.1182/blood-2011-01-331892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of target genes regulated by HoxB4 in hematopoietic stem and progenitor cells developing from embryonic stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Oshima
  • 雑誌名: Blood 巻: 117 号: 15 ページ: e142-e150
  • DOI: 10.1182/blood-2010-12-323212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic memory meets G2/M : to remember or to forget? (2011)
  • 著者名/発表者名: Sharif J
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 20 ページ: 5-6
• [雑誌論文] Mammalian polycomb-like Pcl2/Mtf2 is a novel regulatory component of PRC2 that can differentially modulate polycomb activity both at the Hox gene cluster and at Cdkn2a genes (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiangzhi Li, Kyo-ichi Isono, Daisuke Yamada, Takaho A. Endo, Mitsuhiro Endoh, Jun Shinga, Yoko Mizutani-Koseki, Arie P. Otte, Miguel Casanova, Hiroshi Kitamura, Takehiko Kamijo, Jafar Sharif, Osamu Ohara, Tetsuro Toyada, Bradley E. Bernstein, Neil Brockdorff, and Haruhiko Koseki
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol 巻: 31(2) 号: 2 ページ: 351-364
  • DOI: 10.1128/mcb.00259-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mammalian Polycomb-Like Pcl2/Mtf2 Is a Novel Regulatory Component of PRC2 That Can Differentially Modulate Polycomb Activity both at the Hox Gene Cluster and at Cdkn2a Genes (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiangzhi Li
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 31 ページ: 351-364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of target genes regulated by HoxB4 in hematopoietic stem and progenitor cells developing from embryonic stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Oshima
  • 雑誌名: Blood 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic Memory Meets G2/M : To Remember or To Forget? (2011)
  • 著者名/発表者名: Jafar Sharif
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 20 ページ: 5-6
  • 査読あり
• [学会発表] H2A ubiquitination is an essential step for Polycomb repression of differentiation genes in ES cells (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第5回年会
  • 発表場所: KKRホテル熊本(熊本市)
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] H2A ubiquitination is an essential step to mediate PRC1 Polycomb silencing of differentiation genes in ES cells (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 第9回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 泉ガーデンギャラリー(港区)
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] クロマチン制御因子ポリコーム群による哺乳類初期胚における幹細胞制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 京都大学放射線生物学研究所セミナー
  • 発表場所: 京都大学放射線生物学研究所、京都市
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] Polycomb temporally regulates trophoblast development by promoting stem cell differentiation (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 第8回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場、淡路市
• [学会発表] ポリコーム群とコアな転写因子のクロストークによる栄養芽幹細胞の分化制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 第4回エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 米子文化ホール、米子市
• [学会発表] ポリコーム群は転写因子の抑制を介して栄養芽幹細胞の分化を促進する (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 第43回日本発生生物学会
  • 発表場所: 京都国際会議場、京都市
• [学会発表] PRC2-dependent and -independent deposition of Ring1B-mediated uH2A at developmental gene promoters in ES cells (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Mouse Development, Genetics & Genomics.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, New York