精細胞形成過程における性染色体不活性化のエピジェネティック制御メカニズム

2012 年度 研究成果報告書

• 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: 20062014
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 古関 明彦 独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, グループディレクター (40225446)
• 研究分担者: 柴原 慶一 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 准教授 (20263098)
• 連携研究者: 高田 幸 独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, 研究員 (40392013)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: マウス / 精子形成 / 減数分裂 / ヘテロクロマチン / セントロメア / ヒストン修飾 / ポリコム群

研究概要

精子形成過程でおこる減数分裂と精子細胞分化は、様々なヒストン修飾の変化を伴う。ここでは、減数分裂前期に起こる傍セントロメア領域で起こるヒストンH3K9メチル化、ポリコム群によるH2Aモノユビキチン化、セントロメアの凝集テロメアを核膜に結合させることで相同染色体の対合を促進することを示した。一方、ヒストン高アセチル化は、酵母ピッコロ複合体のオルソログによって媒介され、ヒストンからTPへの置換を促進することで、精子細胞の成熟に必須であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] H2A.Z landscapes and dual modifications in pluripotent and multipotent stem cells underlie complex genome regulatory functions. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ku M, Jaffe JD, Koche RP, Rheinbay E, Endoh M, Koseki H, Carr SA, Bernstein BE.
  • 雑誌名: Genome Biol. 巻: 13 ページ: R85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histone H2A Mono-Ubiquitination Is a Crucial Step to Mediate PRC1-Dependent Repression of Developmental Genes to Maintain ES Cell Identity. (2012)
  • 著者名/発表者名: Endoh M, Endo TA, Endoh T, Isono K, Sharif J, Ohara O, Toyoda T, Ito T, Eskeland R, Bickmore WA, Vidal M, Bernstein BE, Koseki H.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 8 ページ: e1002774
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pgen.1002774
  • 査読あり
• [雑誌論文] RYBP represses endogenous retroviruses and preimplantation- and germ line-specific genes in mouse embryonic stem cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hisada K, Sanchez C, Endo TA, Endoh M, Roman-Trufero M, Sharif J, Koseki H, Vidal M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 32 ページ: 1139-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] HP1γ links histone methylation marks to meiotic synapsis in mice. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takada Y, Naruse C, Costa Y, Shirakawa T, Tachibana M, Sharif J, Kezuka-Shiotani F, Kakiuchi D, Masumoto H, Shinkai Y, Ohbo K, Peters AH, Turner JM, Asano M, Koseki H.
  • 雑誌名: Development 巻: 138 ページ: 4207-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polycomblike 2 facilitates the recruitment of PRC2 Polycomb group complexes to the inactive X chromosome and to target loci in embryonic stem cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Casanova M, Preissner T, Cerase A, Poot R, Yamada D, Li X, Appanah R, Bezstarosti K, Demmers J, Koseki H, Brockdorff N.
  • 雑誌名: Development 巻: 138 ページ: 1471-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mammalian Polycomblike Pcl2/Mtf2 is a novel regulatory component of PRC2 that can differentially modulate Polycomb activity at both the Hox gene cluster and at Cdkn2a genes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Li X, Isono KI, Yamada D, Endo TA, Endoh M, Shinga J, Mizutani-Koseki Y, Otte AP, Casanova M, Kitamura H, Kamijo T, Sharif J, Ohara O, Toyada T, Bernstein BE, Brockdorff N, Koseki H.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 31 ページ: 351-364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reproductive isolation in hybrid mice due to spermatogenesis defects at three meiotic stages. Spermatogenic Disruptions at Three Meiotic Stages in Hybrid Males Between House Mouse Subspecies or Species. (2010)
  • 著者名/発表者名: Oka A, Mita A, Takada Y, Koseki H, Shiroishi T.
  • 雑誌名: Genetics 巻: 186 ページ: 339-351
  • 査読あり
• [雑誌論文] ESCs require PRC2 to direct the successful reprogramming of differentiated cells toward pluripotency. (2010)
  • 著者名/発表者名: Pereira CF, Piccolo FM, Tsubouchi T, Sauer S, Ryan NK, Bruno L, Landeira D, Santos J, Banito A, Gil J, Koseki H, Merkenschlager M, Fisher AG.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 6 ページ: 547-556
  • 査読あり
• [雑誌論文] Opposing roles of polycomb repressive complexes in hematopoietic stem and progenitor cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Majewski IJ, Ritchie ME, Phipson B, Corbin J, Pakusch M, Ebert A, Busslinger M, Koseki H, Hu Y, Smyth GK, Alexander WS, Hilton DJ, Blewitt ME.
  • 雑誌名: Blood. 巻: 116 ページ: 731-739
  • 査読あり
• [雑誌論文] PRC1 and Suv39h specify parental asymmetry at constitutive heterochromatin in early mouse embryos. (2008)
  • 著者名/発表者名: Puschendorf M, Terranova R, Boutsma E, Mao X, Isono K, Brykczynska U, Kolb C, Otte AP, Koseki H, Orkin SH, van Lohuizen M, Peters AH.
  • 雑誌名: Nat Genet. 巻: 40 ページ: 411-20
  • 査読あり
• [学会発表] Polycomb potentiates Meis2 activation in midbrain by mediating precursory interaction of promoter with tissue-specific enhance (2013)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: RCAI-Michigan Joint Workshop
  • 発表場所: 米国、アナーバー
  • 年月日: 2013-01-16
• [学会発表] Mechanisms underlying Polycomb repression (2012)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 文部科学省新学術領域 細胞運命制御
  • 発表場所: 日本、京都
  • 年月日: 2012-11-06
• [学会発表] ポリコム群の機能発現メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 第4回シグナルネットワーク研究会
  • 発表場所: 日本、大阪
  • 年月日: 2012-05-18
• [学会発表] SAM domain-mediated polymerization of mammalian polyhomeotic homologues mediates recruitment of PRC1 to Polycomb target genes and their condensation (2011)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 3rd X-inactivation meeting
  • 発表場所: 英国、オックスフォード
  • 年月日: 2011-07-23
• [学会発表] Polycomb-dependent regulation for differentiation programs of stem cells and progenitors (2011)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: アジアエピゲノムワークショップ/ 第五回日本エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 日本、熊本市
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Polycomb-dependent regulation for differentiation programs of stem cells and progenitors (2010)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 第16回国際分化学会国際会議
  • 発表場所: 日本、奈良市
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] The role of Polycomb body to mediate Hox repression (2010)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 東京大学分子細胞生物学研究所 核内情報研究分野 シンポジウム
  • 発表場所: 日本、東京都
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 遺伝現象におけるエピジェネティック制御とリプログラミング (2010)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 第62回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 日本、大阪市
  • 年月日: 2010-05-19
• [学会発表] HP1g links histone H3K9 methylation to homologus chromosome pairing during melotic prophase (2009)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: The Epigenetics 2009 Australian Scientific Conference@Epigenetics and Development
  • 発表場所: オーストラリア、ブリスベン
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] ES細胞におけるポリコーム群の動き (2009)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 第42回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 日本、京都
  • 年月日: 2009-05-29
• [学会発表] Histone H2A ubiquitinylation subdivides bivalent genes into PRC1-dependent and -independent domains in ES cells (2008)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会、合同大会
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] Polycom repression mediates pluripotency of ES cells (2008)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory
  • 発表場所: アメリカ、ニューヨーク
  • 年月日: 2008-10-31
• [学会発表] Mouse development: embryogenesis (2008)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: EMBO Practical Course on Anatomy and Embryology of the Mouse
  • 発表場所: クロアチア、ザグレブ
  • 年月日: 2008-09-06
• [学会発表] Polycomb group proteins Ring1A/B are functionally linked to the coretranscriptional regulatory circuitry to maintain ES cell identity (2008)
  • 著者名/発表者名: 古関明彦
  • 学会等名: Shanghai Cancer Institute
  • 発表場所: 中国、上海
  • 年月日: 2008-07-03