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2016 年度 実績報告書

領域特異的エピゲノム編集技術を用いた精神疾患創薬スクリーニング系の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K21661
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

平野 和己  国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 研究員 (40707709)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードエピゲノム編集 / ジンクフィンガー / DNMT / 神経幹細胞 / 精神疾患 / 疾患モデル細胞 / LSD1
研究実績の概要

近年、神経細胞(ニューロン)における特定領域のDNAメチル化やヒストン翻訳後修飾などのエピゲノムの異常と精神疾患との関連が報告されているが、直接的な証明は行われていない。本研究では、ジンクフィンガータンパク質(ZF)を用いた独自のエピゲノム編集技術を確立し、それを用いてエピゲノム異常を惹起させ、精神疾患発症の分子機構を解析すること、さらにヒト神経幹細胞におけるエピジェネティクス修飾の生理的機能を解明することを目的としている。
本研究課題において、神経幹細胞で高発現しているSOX2遺伝子のプロモーター領域を標的としたZFを設計し、そのZFと新規にメチル基をシトシン残基に付加するDNAメチル化酵素3a(DNMT)の活性部位を融合させたSOX2-ZF-DNMTを作成した。ZFとDNMTを繋ぐリンカーの長さについても検討するため、長短2種類作成した。これらのSOX2-ZF-DNMTの標的配列へのメチル化活性をメチル化感受性制限酵素を用いた解析とバイサルファイト法により評価したところ、標的領域でのメチル化の亢進を確認することができた。さらに、SOX2-ZF-DNMTをトランスフェクションしたヒト神経幹細胞におけるSOX2の発現の低下を確認することができた。この時、リンカーの長さの違いにより活性が異なることが明らかになった。このことは、リンカーの長さが最適化されたSOX2-ZF-DMNTが特定配列を認識し、DNAのメチル化を亢進することで標的遺伝子の発現抑制が可能であることを示している。また、DNMTとの相互作用や、エピゲノム編集の材料としても期待されているヒストン翻訳後修飾関連因子LSD1に着目した解析も行い、LSD1のヒストン脱メチル化活性がヒト神経幹細胞のニューロン分化に必須であることも合わせて明らかにすることができた。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] New insight into LSD1 function in human cortical neurogenesis.2016

    • 著者名/発表者名
      Hirano K, Namihira M
    • 雑誌名

      Neurogenesis

      巻: 3 ページ: e1249195

    • DOI

      doi.org/10.1080/23262133.2016.1249195

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Lysine-Specific Demethylase 1 (LSD1) and its downstream target gene HEYL are important for neurogenesis of human fetal neural stem cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Hirano, Masakazu Namihira
    • 学会等名
      KEYSTONE SYMPOSIA (J2)
    • 発表場所
      Resort at Squaw Creek, California, USA
    • 年月日
      2017-01-09 – 2017-01-09
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素LSD1はヒト神経幹細胞のニューロン分化を制御する2016

    • 著者名/発表者名
      平野和己、波平昌一
    • 学会等名
      第10回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • 年月日
      2016-05-19 – 2016-05-20
  • [備考] ヒトの神経細胞の発生を調節するタンパク質の機能を発見

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2016/pr20160328/pr20160328.html

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公開日: 2018-01-16  

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