ポリコーム群による胚性幹細胞および組織幹細胞のエピジェネティックな制御

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21602006
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 遠藤 充浩 独立行政法人理化学研究所, 免疫器官形成研究グループ, 研究員 (40391883)
• キーワード: 胚性幹細胞 / ES細胞 / ポリコーム / クロマチン / ヒストン修飾 / 転写 / 初期発生 / 細胞分化

研究概要

申請者は、ポリコーム群が哺乳類初期発生をどの様に制御しているのかを明らかにするため、Ring1A/Bコンディショナルノックアウト(KO)胚性幹(ES)細胞を用いて解析を行ってきた。その結果、Ring1A/Bは数多くの発生制御遺伝子の転写を抑制することにより、ES細胞の未分化性維持に寄与していることが明らかになり報告してきた。今年度は、Ring1A/BによるヒストンH2Aのユビキチン化の役割解明を目指した。具体的には、ユビキチン化酵素活性を失った点変異Ring1Bを作成し、それをRing1A/B欠損細胞に導入することにより、Ring1Bタンパクは存在するがユビキチン化H2Aは存在しないES細胞株を作成した。その結果、Ring1Bが標的遺伝子座へ結合する過程や標的クロマチンを凝集する過程にはH2Aユビキチン化は必要無いが、標的遺伝子の転写を抑制するためにはH2Aユビキチン化が不可欠であることが分かった。さらに、エピブラストにおけるポリコーム群の機能を調べるため、Ring1A/BコンディショナルKOエピブラスト幹細胞を樹立し、同様の解析を行った。その結果、エピブラスト幹細胞の維持にもユビキチン化酵素活性を持ったRing1A/Bが不可欠であることが明らかになった。PRC1ポリコームによる標的遺伝子の転写抑制にH2Aのユビキチン化が必要かどうかについてはこれまで議論が分かれていたが、本研究の成果は遺伝子発現や幹細胞維持におけるH2Aユビキチン化の必要性をはじめて明確にしたと言う点で学術的に重要な知見だと思われる。

研究成果

• [雑誌論文] RYBP Represses Endogenous Retroviruses and Preimplantation- and Germ Line-Specific Genes in Mouse Embryonic Stem Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Hisada K
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 巻: 32 ページ: 1139-1149
  • DOI: 10.1128/MCB.06441-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Hbo1-Brd1/Brpf2 complex is responsible for global acetylation of H3K14 and required for fetal liver erythropoiesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Mishima Y, Miyagi S, Saraya A, Negishi M, Endoh M, Endo TA, Toyoda T, Shinga J, Katsumoto T, Chiba T, Yamaguchi N, Kitabayashi I, Koseki H, Iwama A
  • 雑誌名: Blood 巻: 118 ページ: 2443-2453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mammalian polycomb-like Pcl2/Mtf2 is a novel regulatory component of PRC2 that can differentially modulate polycomb activity both at the Hox gene cluster and at Cdkn2a genes (2011)
  • 著者名/発表者名: Li X, Isono K, Yamada D, Endo TA, Endoh M, Shinga J, Mizutani-Koseki Y, Otte AP, Casanova M, Kitamura H, Kamijo T, Sharif J, Ohara O, Toyada T, Bernstein BE, Brockdorff N, Koseki H
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 巻: 31 ページ: 351-364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of target genes regulated by HoxB4 in hematopoietic stem and progenitor cells developing from embryonic stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Oshima M
  • 雑誌名: Blood 巻: 117 ページ: e142-e150
  • DOI: 10.1182/blood-2010-12-323212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic memory meets G2/M : to remember or to forget? (2011)
  • 著者名/発表者名: Sharif J
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 20 ページ: 5-6
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2010.12.01
• [学会発表] H2A ubiquitination is an essential step for Polycomb repression of differentiation genes in ES cells (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第5回年会
  • 発表場所: KKRホテル熊本(熊本市)
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] H2A ubiquitination is an essential step to mediate PRC1 Polycomb silencing of differentiation genes in ES cells (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩
  • 学会等名: 第9回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 泉ガーデンギャラリー(港区)
  • 年月日: 2011-05-13