| 研究課題/領域番号 |
18K06254
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
下條 博美 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (40512306)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 細胞分化 / 神経発生 / 神経幹細胞 / 遺伝子発現動態 / ライブイメージング / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
神経発生過程は神経幹細胞の増殖期、ニューロン産生期、グリア細胞産生期の順にすすむ。正確な発生の進行には、各時期の移行のタイミング制御が重要であるが、その分子機構については不明な点が多い。Hes1は神経幹細胞に発現し、神経分化を誘導するプロニューラル遺伝子であるNeurogenin2(Neurog2)の発現を抑制することで神経幹細胞を未分化に維持している。私たちはこれまでに神経幹細胞においてHes1およびNeurog2の発現が神経幹細胞において振動すること、またニューロン分化時はHes1の発現が低下し、Neurog2が持続発現することを明らかにした。つまり、Hes1の発現低下が起こり、Neurog2の発現動態が振動発現から持続発現に切り替わることがニューロン分化のタイミング制御に重要であると考えられるが、その機構については不明な点が多い。
本研究ではNeurog2とその標的遺伝子であるTbr2の発現動態に着目した。神経幹細胞においてNeurog2とTbr2の発現を可視化して調べるとNeurog2の発現振動に伴ってTbr2タンパクが蓄積することがわかった。また光遺伝学を用いてNeurog2の振動発現を誘導するとTbr2タンパク質が蓄積した。またTbr2の蓄積とHes1の発現との相関を調べるとTbr2の蓄積に伴ってHes1の発現低下が誘導された。Tbr2欠損マウスの神経幹細胞ではHes1の発現が持続し、ニューロン分化の遅延が引き起こされた。以上のことから、神経幹細胞でHes1およびNeurog2が発現振動すると、Tbr2が徐々に蓄積し、ある閾値に達したタイミングでHes1の発現低下とニューロン分化が引き起こされることが考えられた。以上の結果から、Hes1-Neurog2-Tbr2のダイナミクスがニューロン分化のタイミングを制御する分子タイマーとして機能していることが考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Hes1-Neurog2-Tbr2のダイナミクスがニューロン分化のタイミングを制御する分子タイマーとして機能していること、Tbr2の発現量、蓄積量によってHes1の発現動態が制御されているという上記作業仮説をさらに追加検証するため、Tbr2欠損マウスの胎子脳を詳細に解析を行った。その結果、脳室面における細胞分裂が増加しており、apical progenitorと呼ばれる対称分裂によって増殖する神経前駆細胞の数が増加していた。さらに、ニューロンを生み出す非対称分裂時に発現するマーカーであるTis21の発現が低下していたことから、非対称分裂が始まる時期がコントロールと比較して遅延していることが明らかとなった。このことから、Tbr2の発現レベルによって、ニューロン分化のタイミングが制御され、神経幹細胞が対称分裂から非対称分裂へと分裂様式を変えるタイミングを制御している可能性も示唆された。以上の結果を合わせて、結果を論文にまとめて投稿を予定している。
さらに、Neurog2は発現振動しているときは神経前駆細胞の未分化性の維持に寄与し、持続発現するとニューロン分化を誘導することから、発現動態を変えることによって異なる細胞運命を誘導していることが考えらえた。そこで、Neurog2の発現動態の違いによって制御される下流遺伝子群の違いを明らかにするために、Neurog2が異なる発現動態を示す異なる分化段階の神経前駆細胞を胎子脳から回収し、それぞれの細胞集団において抗Neurog2抗体を用いてChIP-seq解析を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
胎子脳から回収した異なる分化段階の細胞を用いたsChIP-seq解析のデータを解析し、それぞれの細胞集団におけるNeurog2の標的遺伝子の違いを明らかにする。さらに神経前駆細胞の培養系において、光遺伝学を用いてNeurog2を振動発現で誘導した場合と持続発現で誘導した場合のそれぞれの細胞集団におけるNeurog2の標的遺伝子の違いをChIP-seq解析やRNA-seq解析によって明らかにする。異なる発現動態によって誘導される下流遺伝子の違いやエピゲノム動態の違いを解明することによって、発現動態の多様性による遺伝子発現制御機構や、細胞運命決定機構を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
論文投稿が次年度になったため。論文投稿に関わる経費として使用する予定である。
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