赤血球系転写因子の機能と発現制御機構の包括的な解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480183
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 山本 雅之 筑波大学, 基礎医学系, 教授 (50166823)
• 研究分担者: 高橋 智 筑波大学, 基礎医学系, 講師 (50271896)
• キーワード: 転写因子 / 赤血球 / 細胞分化 / GATA-1 / GATA-2 / NF-E2 / 造血幹細胞 / 遺伝子部分破壊マウス

研究概要

転写因子群による赤血球特異的な遺伝子発現制御機構を分子・細胞・個体レベルで包括的に解明する目的で、転写因子間相互作用に基づく転写制御ネットワークが赤血球系前駆細胞の増殖・分化の方向性決定に果たす役割の解明と、赤血球系転写因子自身の発現制御機構の解明とを試みた。その結果以下の点を明らかにした。
1. GATA-1遺伝子の転写制御機構が胎児型造血細胞と成人型造血細胞とで異なることを発見した。また、GATA-1遺伝子の部分破壊により、同遺伝子が胎児型造血細胞・成人型造血細胞それぞれの成熟過程に必須であることをを実証した。さらに胚性幹細胞(ES細胞)の試験管内分化実験やGATA-1遺伝子の部分破壊マウスを用いた実験で、GATA-1遺伝子が積極的に細胞増殖の抑制に働いていることを明らかにした。
2. GATA-1遺伝子の部分破壊マウスを用いたレスキュー実験で、赤血球分化制御に充分なGATA-1遺伝子の発現制御領域を明らかにした。
3. NF-E2転写因子の小サブユニットであるMafKの転写が造血細胞・間葉細胞との間で異なるプロモーターにより独立に制御されることを発見した。
4. NF-E2転写因子の大サブユニットであるCNCファミリー蛋白質と会合し、その細胞内局在を制御する新しい蛋白質Keap1を発見し、その構造と機能を解析した。
5. GATA-2遺伝子の転写制御には2つの異なるプロモーターが関与しており、造血細胞で特異的に機能するプロモーターが存在することを明らかにした。
本研究において、胎児造血細胞と成人造血細胞との間でGATA-1遺伝子の転写制御機構が異なっていることが明らかとなった。今後はこれらのシステムを用いて造血細胞の増殖・分化に対するGATA-1の機能的貢献や、さらに胎児型造血と成人型造血の制御に関与する遺伝子調節領域の同定とそこに作用する転写因子群の解析を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Yamaguchi,Y.: "Forced GATA-1 expression in the murine myeloid cell line M1: Induction of c-Mpl expression and megakovyocytic lerythroid differentiation" Blood. 91. 450-457 (1998)
• [文献書誌] Harigae,H.: "Deficient heme and globin synthesis in ES cells locking the erythroid-specific δ-aminolevulirate synthase gene" Blood. 91. 798-805 (1998)
• [文献書誌] Minegishi,N.: "Alternative promoters regulate transcription of the mouse GATA-2 gene." J.Biol.Chem.273. 3625-3634 (1998)
• [文献書誌] Yamaguchi,Y.: "Mechanisms of transcription in eosinophils : GATA-1,but not GATA-2,transactivates the promotor of the eosinophil gronule major basic protein gene." Blood. 91. 3447-3458 (1998)
• [文献書誌] Takahashi,S: "Role of GATA-1 in proliteration and differentiation of detinitive erythroid and megakoryocytic cell in vivo." Blood. 92. 434-442 (1998)
• [文献書誌] Hongoe,H: "Differential roles of GATA-1 and GATA-2 in growth and differentiation of most cells." Genes Cell. 3. 39-50 (1998)
• [文献書誌] Suwabe,N.: "GATA-1 regulates growth and differentiation of elefinitive erythroid lineage cells during in vitro ES cell differentiation." Blood. 92. 4108-4118 (1998)
• [文献書誌] Zhou,Y.: "Rescue of the embryonic lethal hematopoietic detect reveals a critical role for GATA-2 in urogenital development." EMBO J.17. 6689-6700 (1998)