コヒーシンによる染色体構造変化を介した造血細胞分化の制御機構

• 研究領域: 多方向かつ段階的に進行する細胞分化における運命決定メカニズムの解明
• 研究課題/領域番号: 23118515
• 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: 滋賀医科大学 (2012); 京都大学 (2011)
• 研究代表者: 縣 保年 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (60263141)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2012年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2011年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 遺伝子発現 / 染色体ダイナミクス / コヒーシン / CTCF / クロマチン / エピジェネティクス / 造血系前駆細胞 / ChIP-Seq

研究概要

細胞分化における遺伝子発現の変化には、染色体分配に関わるコヒーシンや、インシュレーターに結合するCTCFなどによる染色体のルーピングが関与することが明らかにされつつある。そこで本研究では、これらの因子が、造血系細胞の分化において制御する遺伝子ネットワークを解明することを目的として、T細胞へ分化誘導可能な造血系前駆細胞（EBF KO proB細胞）を用いて以下のような解析を行なった。
まずコヒーシンとCTCFが結合する遺伝子をゲノムワイドに同定するために、未分化なEBF KO proB細胞と、Notchリガンドを発現するストローマ細胞上でIL-7濃度を下げ、T細胞へと分化誘導させたEBF KO proB細胞で、コヒーシンのサブユニットRad21とCTCFに対するChIPを行ない、免疫沈降されたゲノムDNAを次世代シークエンサーによって解析した（ChIP-Seq解析）。その結果多くの結合遺伝子を同定することができた。
次にコヒーシンとCTCFによる遺伝子発現制御や細胞分化能を解析するために、それぞれに対するshRNA発現レトロウイルスベクターを作製し、ノックダウンが確認できた未分化なEBF KO proB細胞と、T細胞へ分化誘導した細胞からmRNAを調製し、マイクロアレイ解析を行なった。その結果、ChIP-Seqで同定されたRad21とCTCFが結合する遺伝子の中に、TCF１、Gata3、Dtx1、Bcl11bなどのT細胞の分化誘導に伴って発現が上昇するT細胞分化の制御遺伝子が存在し、それらの発現がRad21とCTCFのノックダウンによって、さらに上昇することがわかった。そこでT細胞への分化状態を調べたところ、Rad21とCTCFのノックダウンによってT細胞への分化が促進されたことから、コヒーシンとCTCFはこれらの遺伝子の発現を負に制御することにより、分化を抑制する可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Immunohistochemical localization of d-serine dehydratase in chicken tissues. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y, Tanaka H, Ishida T, Imai S, Matsusue Y, Agata Y, Horiike K.
  • 雑誌名: Acta Histochem. 巻: in press 号: 5 ページ: 244-4
  • DOI: 10.1016/j.acthis.2013.12.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] High expression of nuclear factor 90 (NF90) leads to mitochondrial degradation in skeletal and cardiac muscles (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuma Higuchi
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7 号: 8 ページ: e43340-e43340
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0043340
  • 査読あり
• [雑誌論文] E2A and CBP/p300 act in synergy to promote chromatin accessibility of the immunoglobulin | locus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, S., ffakae, K., Anzai, Y., Murai, K., Tamaki, N., Miyazaki, M., Miyazaki, K., Romanow, W. J., Ikawa, T., Kitamura, D., Yanagihira, I., Minato, N., Murre, C., Agata, Y
  • 雑誌名: J. Immunol 巻: 188 号: 11 ページ: 5547-5560
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1002346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reciprocal control of G1-phase progression is required for Th-POK/Runx3-mediated CD4/8 thymocyte cell fate decision. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Chiba T, Ohno S, Sato C, Sugoh T, Miyashita K, Akatsuka H, Hozumi K, Okada Y, Iida Y, Akatsuka A, Agata Y, Chiba M, Kohu K, Satake M, Tanabe H, Saya H, Habu S.
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 189 号: 9 ページ: 4426-4436
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1102748
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imatinib mesylate directly impairs class switch recombination through downregulation of AID. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawamata T, Lu J, Sato T, Tanaka M, Nagaoka H, Agata Y, Toyoshima T, Yokoyama K, Oyaizu N, Nakamura N, Ando K, Tojo A, Kotani A
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 号: 13 ページ: 3123-3127
  • DOI: 10.1182/blood-2011-01-327932
  • 査読あり
• [雑誌論文] The opposing roles of the transcription factor E2A and its antagonist Id3 that orchestrate and enforce the naive fate of T cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki M, Rivera RR, Miyazaki K, Lin YC, Agata Y, Murre C
  • 雑誌名: Nat Immunol. 巻: 12 号: 10 ページ: 992-1001
  • DOI: 10.1038/ni.2086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of TCR Vγ2 gene rearrangement by the helix-loop-helix protein, E2A. (2011)
  • 著者名/発表者名: Nozaki M, Wakae K, Tamaki N, Sakamoto S, Ohnishi K, Uejima T, Minato N, Yanagihara I, Agata Y
  • 雑誌名: I lit Immunol. 巻: 23 号: 5 ページ: 297-305
  • DOI: 10.1093/intimm/dxr005
  • 査読あり
• [学会発表] 発生段階特異的なTCRγ遺伝子再構成における転写抑制因子Gfi-1の役割.
  • 著者名/発表者名: 若江亨祥、坂本修士、山下政克、中山俊憲、湊 長博、縣 保年
  • 学会等名: 第19回 Kyoto T Cell Conference
  • 発表場所: 京都