始原生殖細胞の分化運命決定を制御する遺伝子ネットワーク

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク
• 研究課題/領域番号: 20062001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松居 靖久 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (40241575)
• 研究分担者: 野瀬 俊明 慶應義塾大学, 先導研究センター, 特任教授 (70183902)
• 研究期間 (年度): 2008-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 始原生殖細胞 / エピジェネティクス / 遺伝子改変マウス / ES細胞 / siRNA / DNAメチル化 / 転写制御 / Vasa

研究概要

本研究課題では、始原生殖細胞(PGC)の発生制御メカニズムを解明するために、これまでに同定した2種類のPGC発生制御遺伝子候補のノックアウトマウスを作成し、表現型の解析を行った。このうちのREST遺伝子については、細胞死を抑制する働きがあることが知られているMek5遺伝子の発現誘導を介して、PGCの生存を促進する機能を持つことが明らかになった。またもう一つのLarp7遺伝子は、細胞周期の進行を抑制するCDK阻害因子の一つであるp15の発現を抑制することにより、PGCの細胞周期の進行を促進する働きがあることがわかった。さらにPGCで特異的に発現するmil1/fragilis遺伝子などでは、発現制御領域のDNA脱メチル化が発現上昇に関わるのに対して、PGCでは発現しないHox遺伝子などでは、DNAの脱メチル化は起こっているが、転写を抑制することが知られているヒストンH3K27のメチル化により、発現が抑制されている可能性が示唆された。またES細胞を使ったsiRNAスクリーニングを行い、ノックダウンによりPGC特異的遺伝子の発現上昇を引き起こす5種類の遺伝子を同定し、その一つのMaxは、転写を抑制するヒストンH3K9のメチル化酵素と相互作用し、そのメチル化を介して、PGC特異的遺伝子群の発現を抑制していることが明らかになった。一方、Vasa発現可視化レポーター遺伝子を導入したカニクイザルiPS細胞からのinvitro生殖細胞分化系を検討し、マウスiPS細胞と同様の条件における始原生殖細胞の分化とこれに続く卵子様細胞分化を確認した

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] High-resolution DNA methylome analysis of primordial germ cells identifies gender-specific reprogramming in mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, H., Sakurai, T., Miura, F., Imai, M., Mochizuki, K., Yanagisawa, E., Sakashita, A., Wakai, T., Suzuki, Y., Ito, T., Matsui ,Y., Kono, T
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 23 ページ: 616-627
  • DOI: doi:10.1101/gr.148023.112.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Max is a repressor of germ-cell-related gene expression in mouse embryonic stem cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, I
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 1754-1754
  • DOI: 10.1038/ncomms2780
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-cycle gene-specific control of transcription has a critical role in proliferation of primordial germ cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamura, D., Maeda, I., Taniguchi, H., Tokitake, Y., Ikeda, M., Ozato, K., Mise, N., Abe, K., Noce, T., Izpisua Belmonte, J. C. and Matsui, Y
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 26 ページ: 2477-2482
  • DOI: Doi:10.1101/gad.202242.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interallelic and Intergenic Incompatibilities of the Prdm9 (Hst1) Gene in Mouse Hybrid Sterility (2012)
  • 著者名/発表者名: Flachs, P., Mihola, O., .ime.ek, P., Gregorova, S., Schimenti, J.C., Matsui, Y., Baudat, F., de Massy, B, Pialek, J., Forejt, J, and Trachtulec, Z
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 8 ページ: e1003044
  • DOI: doi:10.1371/journal.pgen.1003044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implication of DNA demethylation and bivalent histone modification for selective gene regulation in mouse primordial germ cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, K
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 ページ: e46036-e46036
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0046036
  • 査読あり
• [雑誌論文] REST and its downstream molecule Mek5 regulate survival of primordial germ cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamura, D
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 372 ページ: 190-202
  • 査読あり
• [学会発表] Max was identified as a repressor of germ-cell-related gene expression in mouse embryonic stem cells via an RNAi screen (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Maeda
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Meeting, 'Germ Cells'.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, USA
  • 年月日: 20121002-06
• [学会発表] Selective epigenetic gene regulation via DNA demethylation and bivalent histone modification in mouse primordial germ cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Mochizuki
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Meeting, 'Germ Cells'.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, USA
  • 年月日: 20121002-06
• [学会発表] Selective epigenetic gene regulation via DNA demethylation and bivalent histone modification in primordial germ cells (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Mochizuki
  • 学会等名: Joint Meeting of The 45^<th> Annual Meeting of the Japaneses Society of Development Biologists & The 64^<th> Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20120528-31
• [学会発表] MaxはES細胞における生殖細胞関連遺伝子群の抑制因子である (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田郁麻
  • 学会等名: 第35回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] Primordial germ cells have intrinsic ability to directly acquire naïve pluripotency. (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsui
  • 学会等名: 4^<th> Congress of the Asia Pacific Initiative on Reproduction. Symposium 2'Stem Cell'
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] Comparative insights of mechanisms underlying germ-line establishment in mammals and in other organisms (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsui
  • 学会等名: Pre-Congress Course 1'Investigate Commonality of Reproductive Cell going through Evolution. '
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-08-31
  • 招待講演
• [学会発表] 多能性幹細胞と始原生殖細胞の関係と相互変換機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松居靖久
  • 学会等名: 第30回 日本受精着床学会総会・学術講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-08-31
  • 招待講演