Ｍａｘ遺伝子発現コントロールによる生殖細胞発生プログラム誘導の分子メカニズム

• 研究領域: 生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御
• 研究課題/領域番号: 26112512
• 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: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 奥田 晶彦 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (60201993)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: Max / 減数分裂 / 精子幹細胞 / ES細胞 / Stra8

研究実績の概要

私は昨年度までにES細胞におけるMax遺伝子のホモ欠失は、生殖細胞での減数分裂を司る遺伝子の発現レベルを上昇させることのみならず、SYCP3に対する抗体を用いた免疫染色により、減数分裂の初期段階において特徴的な染色体のシマネプトネマ複合体が形成されることを証明していた。かつ、生殖細胞における生理的な減数分裂に先立って、Max遺伝子の発現が低下していることも見出していた。そして、当該年度では、まず、精子幹細胞におけるMax遺伝子のノックダウンによる発現低下でも、ES細胞と同様に、減数分裂が惹起されることを明らかにした。さらには、ES細胞及び精子幹細胞において、Max遺伝子の発現の低下に伴って減数分裂が誘導される理由はMaxタンパク質をサブユニットの一つとして持つ非典型的PRC1複合体（PRC1.6）の遺伝子発現抑制機能の消失の結果であることを明らかにした。なお、L3mbtl2などのPRC1.6複合体を形成する他のサブユニットをコードする遺伝子のノックダウンでは、遺伝子発現解析からは減数分裂関連遺伝子の発現の顕著な上昇は見られるものの、Max遺伝子発現ノックダウンの場合のようにシマネプトネマ複合体といった細胞形態的な変化までには至らない。このようにMax遺伝子の発現抑制が減数分裂に及ぼす効果は、PRC1.6の他のサブユニットをコードする遺伝子の発現抑制によって見られる効果よりも大きいことが、その理由の一つが、MaxがPRC1.6複合体のDNAへの結合に直接寄与しているからであることを証明した。かつ、Max遺伝子の発現の低下に伴って起こるMyc転写因子の機能の低下も、Maxの発現の低下に伴った減数分裂の誘導レベルを高めることに間接的に寄与していることも証明した。これらの結果は、2016年3月のNature Communicationsに報告することができた。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ソーク研究所(米国)
• [雑誌論文] Max as a biological blockade that restricts meiotic process in ESCs. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A, Hirasaki M, Hishida T, Okamura D, Wu J, Ueda A, Nishimoto M, Nakachi Y, Mizuno Y, Okazaki Y, Matsui Y, *Izpisua Belmonte JC, Okuda A.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 号: 1 ページ: 11056-11056
  • DOI: 10.1038/ncomms11056
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Combined overexpression of JARID2, PRDM14, ESRRB, and SALL4A dramatically improves efficiency and kinetics of reprogramming to induced pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iseki H, Nakachi Y, Hishida T, Yamashita-Sugahara Y, Hirasaki M, Ueda A, Tanimoto Y, Iijima S, Sugiyama F, Yagami K, Takahashi S, Okuda A, Okazaki Y
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: 34 号: 2 ページ: 322-333
  • DOI: 10.1002/stem.2243
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comprehensive genomic analysis reveals the genetic landscape of mitochondrial respiratory chain deficiency. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohda M, Mizuno Y, Hirata T, Yatsuka Y, Yamashita, Okuda A, Borna NN, Banshoya K, Ohnuma K, Suzuki T, Nagao A, Maehata H, Matsuda F, Higasa K, Nagasaki M, Yasuda J, Yamamoto M, Fushimi T, Shimura M, Kaiho-Ichimoto K, Harashima H, Yamazaki T, Mori M, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y.
  • 雑誌名: PLoS Genetics: 巻: 12(1) 号: 1 ページ: e1005679-e1005679
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005679
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dzip3 regulates developmental genes in mouse embryonic stem cells by reorganizing 3D chromatin conformation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue D, Aihara H, Sato T, Mizusaki H, Doiguchi M, Higashi M, Imamura Y, Yoneda M, Miyanishi T, Fujii S, Okuda A, Nakagawa T, Ito T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 16567-16567
  • DOI: 10.1038/srep16567
  • NAID: 120006986837
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional crosstalk between Myc and PI3K signaling for supporting unlimited self-renewal of embryonic stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Hishida T, Nakachi Y, Mizuno Y, Katano M, Okazaki Y, Ema M, Takahashi S, Hirasaki M, Suzuki A, Ueda A, Nishimoto M, Hishida-Nozaki Y, Vazquez-Ferrer E, Sancho-Martinez I, Izpisua Belmonte JC, Okuda A.
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 33 号: 3 ページ: 713-725
  • DOI: 10.1002/stem.1893
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Forced expression of Nanog or Esrrb preserves the ESC status in the absence of nucleostemin expression (2015)
  • 著者名/発表者名: Katano M, Ema M, Nakachi Y, Mizuno Y, Hirasaki M, Suzuki A, Ueda A, Nishimoto M, Takahashi S, Okazaki, Okuda A.
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 33 号: 4 ページ: 1089-1101
  • DOI: 10.1002/stem.1918
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of Ccr4-Not complex components as regulators of transition from partial to genuine induced pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamon M, Katano M, Hiraki K, Hishida T, Nakachi Y, Mizuno Y, Okazaki Y, Suzuki A, Hirasaki M, Ueda A, Nishimoto M, Kato H, Okuda A.
  • 雑誌名: Stem Cells and Development 巻: 23 号: 18 ページ: 2170-2179
  • DOI: 10.1089/scd.2013.0326
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genomic Aspects of Common Diseases (2014)
  • 著者名/発表者名: Muramatsu M, Okuda A, and Okazaki Y
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 452 号: 2 ページ: 211-212
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.09.036
• [雑誌論文] Establishment of a novel model of chondrogenesis using murine embryonic stem cells carrying fibrodysplasia ossificans progressiva-associated mutant ALK2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto M, Ohte S, Shin M, Yoneyama K, Osawa K, Miyamoto A, Tsukamoto S, Mizuta T, Kokabu S, Machiya A, Okuda A, Suda N, Katagiri T.
  • 雑誌名: Biochmical and Biophysical Research Communications 巻: 455 号: 3-4 ページ: 347-352
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Max known as a Myc indispensable partner protein functions as a molecular blockade of meiotic entry (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Okuda, Ayumu Suzuki, Masataka Hirasaki, Atsushi Ueda
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会大会 合同大
  • 発表場所: 神戸 ポートピアアイランド (兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] マウスES細胞における減数分裂抑制機構の発見 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 歩、平崎正孝、上田 篤、松居靖久、奥田晶彦
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸 ポートピアアイランド (兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Casein kinaseとJmjd3の真獣類発生過程における細胞での概日リズム形成における役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西本正純、奥田晶彦、大西芳秋
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸 ポートピアアイランド (兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] マウスES細胞においてNucleosteminノックアウトによる未分化性の消失はNanogもしくはEsrrbタンパク質強制発現により回避される (2014)
  • 著者名/発表者名: 片野 幸、水野洋介、仲地 豊、平崎正孝、鈴木 歩、西本正純、岡崎康司、奥田晶彦
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 (パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 真獣類の発生過程におけるPer2とCKIの発現は概日リズム形成に重要である (2014)
  • 著者名/発表者名: 西本正純、奥田晶彦、大西芳秋
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 (パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖異常症の原因遺伝子の包括的大規模解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下善仁、徳澤佳美、神田将和、森山陽介、水野洋介、菅原（山下）泉、田丸俊輔、栃木秀乃、上原奈津美、仲地豊、八塚由紀子、入月浩美、鈴木聡美、Nurun Nahar Borna、平田智子、的場奈々、加藤英政、奥田晶彦、森雅人、安嶋まさみ、原嶋宏子、山崎太郎、村山圭、大竹明、岡崎康司
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 (パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [備考] 精子・卵子形成の為の減数分裂を開始させる仕組みを発見
  • URL: http://www.saitama-med.ac.jp/genome/press_release_03_30_16.pdf#search='%E5%9F%BC%E7%8E%89%E5%8C%BB%E7%A7%91%E5%A4%A7%E5%AD%A6+%E7%B2%BE%E5%AD%90'
• [備考] 共同通信PRワイアーからのプレスリリース紹介
  • URL: http://www.kyodo.co.jp/pr/2016-03-30_1539373/
• [備考] 埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター
  • URL: http://www.saitama-med.ac.jp/genome/