Gene body領域エピゲノムのモニタリングによる細胞成熟誘導法の最適化

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14431
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 小田 真由美 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (80567511)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: DNAメチル化 / 細胞成熟 / H3K36トリメチル化 / Gene body領域 / 心筋細胞 / ゲノムワイド

研究実績の概要

哺乳類など巨大なゲノムを持つ生物には、ゲノム全域にわたる「global DNAメチル化修飾」が存在し、これが希少な低メチル化領域とのコントラストを形成している。我々は、成熟細胞における活発な転写活動がgene body領域における高度なPol II集中とDNA低メチル化と共存することを発見した。これに基づき、ゲノムレベルでのエピジェネティック修飾と分子配置の関係性が転写マシナリー分布を規定することで主要な遺伝子の転写量確保と安定化に寄与している可能性を検討した。
心筋細胞の分化過程におけるDNAメチル化修飾の変化を、in vivoから得た心筋細胞のゲノムワイド5hmC解析（DNA脱メチル化中間産物）により調べたところ、心筋細胞と肝臓細胞の差異はde novo DNAメチル化を促進するgene body領域におけるH3K36トリメチル修飾が細胞種特異的遺伝子で抑制されることにより、5hmCによる脱メチル化が心筋特異的遺伝子で優位になることによって起こること、この差異が比較的長い遺伝子を含む細胞種特異的遺伝子群への特異的なPol II集中に関与することが予想された。このことから、H3K36トリメチル化活性を阻害または促進することによって心筋細胞分化の抑制または幼若化が期待できると考えられ、現在検討を行っている。分化誘導における検証のため、当初低メチル化状態のマウスES細胞（2i培養条件）での実験を計画したが、最適化された無血清培地を用いたヒトES細胞で分化誘導に対する高い分化効率および同期性を得られたことから、この培養条件が低メチル化状態に類似するエピジェネティック状態にあるのではないかと予想し、この条件を用いた分化誘導と遺伝子発現操作を行っている。これらの結果が、今後基礎研究および医学研究分野での応用を目的とした細胞成熟誘導方法に活用されることを期待している。

研究成果

• [雑誌論文] Violet Light Exposure Can Be a Preventive Strategy Against Myopia Progression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Torii, Toshihide Kuriharaa, Yuko Seko, Kazuno Negishi, Kazuhiko Ohnuma, Takaaki Inaba, Motoko Kawashima, Xiaoyan Jiang, Shinichiro Kondo Maki Miyauchi, Yukihiro Miwa, Yusaku Katada, Kiwako Mori, Keiichi Kato, Kinya Tsubota, Hiroshi Goto, Mayumi Oda, Megumi Hatori, Kazuo Tsubota,
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 15 ページ: 210-219
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.12.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epigenetic manipulation facilitates the generation of skeletal muscle cells from pluripotent stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Akiyama, Shunichi Wakabayashi, Atsumi Soma, Saeko Sato, Yuhki Nakatake, Mayumi Oda, Miyako Murakami, Miki Sakota, Nana Chikazawa-Nohtomi, Shigeru B. H. Ko, Minoru S. H. Ko
  • 雑誌名: Stem Cell International. 巻: 2017 ページ: 7215010
  • DOI: 10.1155/2017/7215010.
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Salt suppresses IFNγ inducible chemokines through the IFNγ-JAK1-STAT1 signaling pathway in proximal tubular cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Yohei Arai, Daiei Takahashi, Kenichi Asano, Masato Tanaka, Mayumi Oda, Shigeru BH Ko, Minoru SH Ko, Shintaro Mandai, Naohiro Nomura, Tatemitsu Rai, Shinichi Uchida, Eisei Sohara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 46580
  • DOI: 10.1038/srep46580
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression analysis of the endogenous Zscan4 locus and its coding proteins in mouse ES cells and preimplantation embryos. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei-ichiro Ishiguro, Yuhki Nakatake, Nana Chikazawa-Nohtomi, Hiromi Kimura, Tomohiko Akiyama, Mayumi Oda, Shigeru B.H. Ko, Minoru S.H. Ko.
  • 雑誌名: In vitro cellular & developmental biology. Animal. 巻: 53 ページ: 179-190
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0097-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transient ectopic expression of the histone demethylase JMJD3 accelerates the differentiation of human pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Akiyama, Shunichi Wakabayashi, Atsumi Soma, Saeko Sato, Yuhki Nakatake, Mayumi Oda, Miyako Murakami, Miki Sakota, Nana Chikazawa-Nohtomi, Shigeru B. H. Ko, Minoru S. H. Ko.
  • 雑誌名: Development 巻: 143 ページ: 3674-3685
  • DOI: 10.1242/dev.139360
  • 査読あり
• [雑誌論文] H1foo Has a Pivotal Role in Qualifying Induced Pluripotent Stem Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Kunitomi, ＊Shinsuke Yuasa, （中略、24名中17番目） Mayumi Oda, Ruri Kaneda, Yumi Matsuzaki, Toshihiro Nagai, Hideyuki Okano, Ken-ichi Yagami, Mamoru Tanaka, Keiichi Fukuda.
  • 雑誌名: Stem cell reports. 巻: 6 ページ: 825-833
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.04.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Gene-body epigenetic domains participate in the coordination of gene-length heterogeneity in cardiomyocyte-specific gene transcription. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Oda, Shunichi Wakabayashi, N. Ari Wijetunga, Shinsuke Yuasa, Hirokazu Enomoto, Ruri Kaneda, Sung Han Yoon, Nishant Mittal, Qiang Jing, Masako Suzuki, John M. Greally, Keiichi Fukuda and Shinji Makino.
  • 学会等名: Keystone Symposia: Heart development
  • 発表場所: Keysone, CO, USA
  • 年月日: 2017-03-26 – 2017-03-31
  • 国際学会
• [学会発表] 成熟細胞特有のgene body領域エピジェネティック・ドメインの構築とゲノム構成要素. (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田真由美, 福田恵一, 牧野伸司.
  • 学会等名: 第３９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)
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 多細胞生物のゲノムとエピゲノムの対話を垣間見る (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田真由美.
  • 学会等名: 第4回 テニュアトラック教員による創発型シンポジウム ~革新~
  • 発表場所: 東京医科歯科大学 (東京都)
  • 年月日: 2016-11-25 – 2016-11-25
• [学会発表] Gene body epigenetic domains and gene-length play a role for cell type-specific gene expression (2016)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Oda
  • 学会等名: Mini Seminar on Epigenetic regulation in mammalian cells.
  • 発表場所: 理研統合生命医科学センター (神奈川県)
  • 年月日: 2016-11-07 – 2016-11-07
• [備考] 坂口講座テニュアトラックプログラム
  • URL: http://www.careerpath-prj.keio.ac.jp/sakaguchi/scholar/m_oda/
• [備考] Research Map
  • URL: https://researchmap.jp/odamame/
• [産業財産権] 体細胞から肺胞上皮細胞への分化用試薬及びその使用 (2017)
  • 発明者名: 石井誠、（他7名）小田真由美
  • 権利者名: 石井誠、（他7名）小田真由美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2017-83814
  • 出願年月日: 2017-04-20