転写因子のクロストークによる神経幹細胞の多分化能維持と細胞系譜制御機構の解明

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12028211
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 中島 欽一 熊本大学, 発生医学研究センター, 助教授 (80302892)
• 研究分担者: 田賀 哲也 熊本大学, 発生医学研究センター, 教授 (40192629)
• キーワード: BMP2 / 神経幹細胞 / アストロサイト / ニューロン分化抑御 / Id / Smad / bHLH / HES5

研究概要

我々は今までにLIFの下流で活性化される転写因子STAT3とBMP2の下流で活性化される転写因子Smad1が転写共役因子p300を介して複合体を形成することにより、2種類のサイトカイン群のシグナル経路が核内で統合され神経幹細胞を含む未分化神経上皮細胞の相乗的なアストロサイトへの分化誘導がなされることを明らかにしてきた。本年度の研究ではさらに、BMP2が単独でニューロンへの分化を抑制しつつ神経上皮細胞の分化をアストロサイトへと運命付けること、及びBMP2によるニューロン分化抑制の分子基盤を明らかにした。神経上皮細胞の培養系にBMP2を添加して2日間培養すると、ニューロン特異的なマーカーであるMAP2陽性細胞の出現がコントロールに比べ激減すると同時に、アストロサイト特異的マーカー(S100β)陽性細胞数が増大した。しかしもう一つのアストロサイト特異的マーカー(GFAP)を発現するより成熟したアストロサイトへの分化にはLIFによる刺激が必要であった。一方、ニューロンの分化にはMash1などを含むbHLHファミリーに属する転写因子群が重要な役割を果たすことが知られているが、bHLH因子群の機能を抑制することが示されている抑制性HLH因子のうち、Notchの活性化によってのみ発現が誘導されることが示されていたHes-5に加え、Id1及びId3の発現がBMP2シグナルの下流の転写因子Smad群によって誘導されることが分かった。さらにこれらの抑制性HLH因子群を遺伝子導入によって神経上皮細胞に発現させた場合、Mash1の機能阻害だけでなく実際にニューロンへの分化も抑制されたことより、BMP2が抑制性HLH因子群の発現誘導を介してニューロン分化を抑制するという新規メカニズムが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Nakashima,K.,Takizawa,T.,(中略7)Taga,T.: "BMP2-mediated alteration from neurogenesis to astrocytogenesis in fetal mouse brain cells"Proc.Natl.Acad,Sci.USA. (In press).
• [文献書誌] Takizawa,T.,(中略4)Nakashima,K.,Taga,T.: "Directory linked soluble IL-6receptor-IL-6 fusion protein induces astrocyte differentiation from neuroepithelial cells via activation of STAT3"Cytokine. (In press).
• [文献書誌] Yanagisawa,M.,Nakashima,K.,(中略3)Taha,T.: "Signaling crosstalk underlying syneristic induction of astrocyte differentiation by BMPs and IL-6 family of cytokines"FEBS Lett.. 489. 139-143 (2001)
• [文献書誌] Matsuo,R.,Ochiai,W.,Nakashima,K.,Taga,T.: "A new expression cloning strategy for isolation of substrate-specific kinases by using phosphorylation site-specific antibody"J.Immunol.Methods. 247. 141-151 (2001)
• [文献書誌] Yanagisawa,M.,Nakashima,K.,(中略5)Taga,T.: "Astrocyte differentiation of fetal neuroepithelial cells by interleukin-11 via activation of a common cytokine signal transducer, gp130, and a transcription factor, STAT3"J.Neurochem.. 74. 1498-1504 (2000)
• [文献書誌] Kato,H.,(中略4)Nakashima,K.,Taga,T.: "Identification of a Novel WD Repeat-Containing Gene Prodominantly Expressed in Developing and Regenerating Neurons"J.Biochem.(Tokyo). 128. 923-932 (2000)
• [文献書誌] Kimura,N.,(中略2)Nakashima,K.,Taga,T.: "BMP2-induced apoptosis is mediated by activation of the TAK1-p38 kinase pathway that is negatively regulated by Smad6"J.Biol.Chem.. 275. 17647-17652 (2000)
• [文献書誌] Kojima,N.(中略3)Nakashima,K.,Taga,T.,Miyajima,A.: "Cell density-dependent regulation of hepatic development by a gp130-independent pathway"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 277. 152-158 (2000)
• [文献書誌] Ueno,M.,Kimura,N.,Nakashima,K.,(中略2)Taga,T.: "Genomic organization,sequence and chromosomal localization of the mouse Tbr2 gene and a comparative study with Tbr1"Gene. 254. 29-35 (2000)
• [文献書誌] Yamamoto,K.,(中略2)Nakashima,K.,Taga,T,(後略6): "Three-dimensional modeking of and ligand docking to vitamin D receptor ligand binding domain"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97. 1467-1472 (2000)