非典型的ポリコーム群MBLR複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御

• 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: 26112516
• 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: 広島大学
• 研究代表者: 遠藤 充浩 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 特任准教授 (40391883)
• 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: 減数分裂 / エピジェネティクス / 転写制御 / 幹細胞 / 生殖細胞 / 発生 / 分化 / 始原生殖細胞 / 転写抑制 / ヒストン修飾 / ES細胞

研究実績の概要

前年度に引き続き、ポリコーム群Pcgf6(MBLR)の欠損ES細胞を用いた解析を進めた。Pcgf6欠損ES細胞では、減数分裂遺伝子に加えて2細胞期胚遺伝子が脱抑制することが分かった。PCGF6の結合様式をChIP-seq解析を用いて調べたところ、減数分裂遺伝子の転写開始点近傍に強く結合する一方、2細胞期胚遺伝子への結合は認められなかった。PCGF6の減数分裂遺伝子への結合は、PCGF6複合体の構成因子である転写因子MGA/MAXによるE-box配列認識に依存していることを見出した。PCGF6自身はヒストンH2AのE3ユビキチンライゲースであるRING1BとRYBPをリクルートし、H2Aモノユビキチン化修飾を介して標的遺伝子の転写抑制に寄与することが分かった。

今年度はPcgf6欠損マウスを用いた解析も進めた。Pcgf6ヘテロ欠損マウス同士の交配により生じたホモ欠損胚の個体数が、胚盤胞期の時点でメンデルの法則に基づく期待値よりも有意に減少していることが分かった。またPcgf6ホモ欠損4-8細胞期胚において、減数分裂遺伝子と2細胞期胚遺伝子が脱抑制していることも分かった。さらにZp3-Creマウスとの交配により、母性のPcgf6も欠損させた場合の影響を調べた。具体的には、Pcgf6-/-の雄マウスから採取した精子と、Pcgf6(fl/fl)(コントロール)またはPcgf6(fl/fl);Zp3-Cre(tg/+)の雌マウスから過排卵処理で採取した卵を用いて試験管内受精を行い、初期発生への影響を調べた。その結果、母性とZygotic両方のPcgf6を欠損した胚において、2細胞期以降に発生異常が起こる確率がコントロール胚に比べて有意に高いことが分かった。以上より、Pcgf6による減数分裂遺伝子及び2細胞期胚遺伝子の発現抑制が、初期胚発生の正確性や安定性に重要であることが示唆された。

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] University of Oxford(英国)
• [雑誌論文] The Constrained Maximal Expression Level Owing to Haploidy Shapes Gene Content on the Mammalian X Chromosome. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hurst LD, Ghanbarian AT, Forrest AR; FANTOM consortium, Huminiecki L.
  • 雑誌名: PLoS Biol. 巻: 13(12) 号: 12 ページ: e1002315-e1002315
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1002315
  • 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] Application of Gene Expression Trajectories Initiated from ErbB Receptor Activation Highlights the Dynamics of Divergent Promoter Usage. (2015)
  • 著者名/発表者名: Carbajo D, Magi S, Itoh M, Kawaji H, Lassmann T, Arner E, Forrest AR, Carninci P, Hayashizaki Y, Daub CO; FANTOM consortium, Okada-Hatakeyama M, Mar JC.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10(12) 号: 12 ページ: e0144176-e0144176
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0144176
  • 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] Gene regulation. Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Arner E, Daub CO, Vitting-Seerup K, Andersson R, Lilje B, Drabløs F, Lennartsson A, Rönnerblad M, Hrydziuszko O, Vitezic M, Freeman TC, Alhendi AM, Arner P, Axton R, Baillie JK, Beckhouse A, Bodega B, Briggs J, Brombacher F, Davis M, Detmar M, Ehrlund A, Endoh M, Eslami A, Fagiolini M, et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 347 号: 6225 ページ: 1010-1014
  • DOI: 10.1126/science.1259418
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Role for Polycomb group protein MBLR in repression of two-cell- and germline-specific genes in mouse ES cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • 学会等名: 国際シンポジウム "生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御"
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] Role for Polycomb group protein MBLR in repression of two-cell- and germline-specific genes in mouse ES cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Natsumi Shimizu, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • 学会等名: International Symposium for RIKEN Epigenetics Program 2016
  • 発表場所: RIKEN, Wako（埼玉県）
  • 年月日: 2016-02-15
  • 国際学会
• [学会発表] Polycomb group protein Pcgf6 assembles an atypical PRC1 that is essential for repression of germline- and two-cell-specific genes in mouse ES cell. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • 学会等名: JSPS-NUS joint symposium 2016
  • 発表場所: National University of Singapore
  • 年月日: 2016-01-14
  • 国際学会
• [学会発表] Polycomb group protein Pcgf6 assembles an atypical PRC1 that is essential for repression of germline- and 2-cell specific genes in mouse ES cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Endoh, Takaho A. Endo, Tamie Endoh, Jun Shinga, Haruhiko Koseki
  • 学会等名: 【AMED-CRESTエピゲノム】領域会議
  • 発表場所: 熊本県熊本市
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] 非典型的ポリコーム群MBLR複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御. (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、遠藤多美枝、遠藤高帆、信賀順、古関明彦
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Pcgf6-PRC1 complexes mediate H2A ubiquitination and recruit PRC2 at meiosis-related genes dependently of transcription factors Mga/Max. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Endoh
  • 学会等名: IHEC 2015
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel (Tokyo)
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] ポリコーム群MBLR複合体による減数分裂遺伝子の転写制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 生殖エピゲノム若手勉強会2015
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺（静岡県）
  • 年月日: 2015-07-22
• [学会発表] iPS細胞技術を用いたヒト免疫細胞への低線量放射線影響の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、遠藤多美枝、古関明彦、稲葉俊哉、神谷研二
  • 学会等名: 第56回原子爆弾後障害研究会
  • 発表場所: 広島県広島市
  • 年月日: 2015-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of the effect of low-dose radiation on anti-tumor immune responses using human iPS cell technology. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Endoh, Tamie Endoh, Haruhiko Koseki, Toshiya Inaba, Kenji Kamiya
  • 学会等名: 15th International Congress of Radiation Research (ICRR2015)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] MBLR-PRC1ポリコーム複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] Role of an atypical Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) involving MBLR and Mga/Max in repressing meiosis-related genes in mouse ES cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 学会等名: 第12回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] MBLR-assembled atypical Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) is directed to meiosis-related genes by Max/Mga and drives PRC2 recruitment (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 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
• [図書] 広島医学69巻4号「iPS細胞技術を用いたヒト免疫細胞への低線量放射線影響の研究」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、遠藤多美枝、古関明彦、稲葉俊哉、神谷研二
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 広島医学会