遺伝子配列特異的エピジェネティック制御によるマウス腹内側核の機能的性差形成

• 研究領域: 性差構築の分子基盤
• 研究課題/領域番号: 25132706
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 今村 拓也 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90390682)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円); 2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: アンドロジェン / 脳性分化 / ノンコーディングRNA / エピジェネティック制御 / 腹内側核

研究実績の概要

本課題は、マウスアンドロジェン受容体(AR)発現の性差形成に焦点を絞り、アンドロジェンとncRNAによる細胞と細胞間連絡の可塑性の人為改変に向けて、ノンコーディングRNA(ncRNA)発現/DNAメチル化情報を指標とした腹内側核細胞群の細胞動態解析を行なっていくものである。
本年度は、次世代シーケンサー解析によるアンドロジェン-ARの細胞内シグナリングを起点とするRNA発現／DNAメチル化変化の同定、に大きな進展があった。当該課題が文科省新学術領域研究「ゲノム支援」の支援課題にも選ばれたため、昨年度までに樹立したアンドロジェン-ARシグナリング駆動細胞株について、ARを特異的に活性化するジヒドロテストステロンで処理したサンプルを作製し、directional RNA-seq解析と、Post-Bisulfite Adapter-Tagging法によるDNAメチローム解析を行うことにより、一塩基レベルでのエピゲノムダイナミクスを評価した。その結果、脳性分化決定前の細胞から樹立した神経幹細胞株は、アンドロジェン-ARシステムによりニューロンへの分化が抑制された一方でアストロサイトへの分化が促進することが分かってきた。興味深いことに、性腺刺激ホルモン放出ホルモンであるGnRHの発現あるいは分泌を制御すると考えられる遺伝子が発現上昇することも明らかとなった。この変化はDNAメチル化変化を伴っており、アンドロジェン-ARシステムはエピゲノムレベルで遺伝子発現を固定することで腹内側核を雄性化し、性に従った内分泌のための神経回路確立に寄与している可能性が考えられた。取得したncRNAによるエピゲノム変換能解析についても進めており、受精卵を用いたアッセイによりncRNAが確かにDNA脱メチル化に機能していることを見つけ、一部Development誌に報告し、プレスリリースを行った。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Gene activation-associated long noncoding RNAs function in mouse preimplantation development (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamazaki N, Uesaka M, Nakashima K, Agata K, Imamura T
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 910-920
  • DOI: 10.1242/dev.116996
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of hypothalamic arcuate nucleus-specific enhancer region of kiss1 gene in mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto, T., Tomikawa, J., Ikegami, K., Minabe, S., Abe, H., Fukanuma, T., Imamura, T., Takase, K., Sanbo, M., Tomita, K., Hirabayashi, M., Maeda, K., Tsukamura, H., Uenoyama, Y.
  • 雑誌名: Mol Endocrinol 巻: 29 号: 1 ページ: 121-129
  • DOI: 10.1210/me.2014-1289
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epigenetic setting and reprogramming for neural cell fate determination and differentiation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Imamura, Masahiro Uesaka, Kinichi Nakashima
  • 雑誌名: Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B 巻: 369 号: 1652 ページ: 1652-1652
  • DOI: 10.1098/rstb.2013.0511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bidirectional promoters are the major source of gene activation-associated non-coding RNAs in mammals. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uesaka M, Nishimura O, Go Y, Nakashima K, Agata K, Imamura T.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 15 号: 1 ページ: 35-35
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-35
  • 査読あり
• [学会発表] Species-specific repertories of promoter-associated non-coding RNAs may contribute to the diversification of gene expression profile (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Uesaka, Kiyokazu Agata, Kinichi Nakashima, Takuya Imamura
  • 学会等名: 第8回神経発生討論会
  • 発表場所: 九州大学病院キャンパス（福岡市）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] Bidirectional promoter-derived antisense noncoding RNA epigenetically regulates irreversible differentiation of PC12 cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamamoto, Kiyokazu Agata, Kinichi Nakashima, Takuya Imamura
  • 学会等名: 第8回神経発生討論会
  • 発表場所: 九州大学病院キャンパス（福岡市）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-20
• [学会発表] 長鎖ncRNAによるほ乳類エピゲノム制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今村拓也
  • 学会等名: 第157回日本獣医学会学術集会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [学会発表] マウス初期胚の全能性を支える遺伝子を活性化するノンコーディングRNAの同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濵崎伸彦, 上坂将弘, 中島欽一, 阿形清和, 今村拓也
  • 学会等名: 第107回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 帯広畜産大学（帯広市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] Potential role for species-specific promoter-associated non-coding RNAs in the diversification of mammalian brain (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Uesaka, Osamu Nishimura, Kinichi Nakashima, Kiyokazu Agata, Takuya Imamura
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: ウインクあいち（名古屋市）
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] Promoter-associated noncoding RNAs mediate gene-specific DNA demethylation for mouse preimplantation development (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiko Hamazaki, Masahiro Uesaka, Kinichi Nakashima, Kiyokazu Agata, Takuya Imamura
  • 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: 伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [学会発表] PC12細胞分化過程におけるエピジェネティック制御に関わる promoter-associated noncoding RNAの機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本直樹、上坂将弘、中島欽一、阿形清和、今村拓也
  • 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: 伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [学会発表] ノンコーディングRNA群による遺伝子活性化と大脳皮質における多様化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上坂将弘、西村理、郷康広、中島欽一、阿形清和、今村拓也
  • 学会等名: 第七回神経発生討論会
  • 発表場所: 大阪大学（吹田市）
• [学会発表] Mammalian epigenome formation mediated by promoter-associated noncoding RNA (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Uesaka, Osamu Nishimura, Kinichi Nakashima, Kiyokazu Agata, Takuya Imamura
  • 学会等名: 第七回エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良市）
• [学会発表] Epigenome formation in the mammalian brain mediated by promoter-associated noncoding RNA (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Imamura
  • 学会等名: Neuro2013 シンポジウム
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市）
• [学会発表] 霊長類特異的偽遺伝子挿入に由来する非コードRNAによる遺伝子プロモーターのDNA脱メチル化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上坂将弘、西村理、郷康広、中島欽一、阿形清和、今村拓也
  • 学会等名: 第三回NGS現場の会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
• [学会発表] PC12細胞を用いた不可逆的神経細胞分化制御に関わるRNAの発現動態解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本直樹、今村拓也
  • 学会等名: 第三回NGS現場の会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
• [図書] Roles of Epigenetics in the Neural Stem Cell and Neuron: In: J. Peedicayil, D. Grayson, D. Avramopoulos (eds), ISBN 9780124171145 Epigenetics in Psychiatry (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamamoto, Masahiro Uesaka, Takuya Imamura, Kinichi Nakashima
  • 総ページ数: 664
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Roles of Epigenetics in the Neural Stem Cell and Neuron (J. Peedicayil, D. Avramopoulos, D.R. Grayson編：Epigenetics in Psychiatry第４章) (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamamoto, Masahiro Uesaka, Takuya Imamura, Kinichi Nakashima
  • 総ページ数: 2000
  • 出版者: Elsevier
• [備考] 九大プレスリリース
  • URL: http://www.kyushu-u.ac.jp/pressrelease/2015/2015_02_05.pdf
• [備考] 九大医学研究院HP
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/app/modules/information/detail.php?i=753&c=10
• [備考] 九大医学系学府HP
  • URL: http://www.grad.med.kyushu-u.ac.jp/researchinfo/detail.php?i=753
• [備考] 九州大学医学研究院基盤幹細胞学分野
  • URL: http://www.scb.med.kyushu-u.ac.jp/imamura