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2022 年度 実施状況報告書

パイオニア転写因子による再生エンハンサーのプライミング機構

研究課題

研究課題/領域番号 22K06233
研究機関山形大学

研究代表者

越智 陽城  山形大学, 医学部, 准教授 (00505787)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード再生 / エンハンサー / パイオニア因子 / 遺伝子発現制御 / ゲノム / ATAC-seq / KLF / ツメガエル
研究実績の概要

エンハンサーのプライミングとプライミングが維持されている状態 (Primed状態) は、細胞の運命を決定するプロセスにおいて極めて重要なステップである。再生エンハンサーを活性化させるには、なにより最初に閉じたクロマチンを開ける必要がある。これを担う転写因子はパイオニア転写因子と呼ばれるが、再生においていずれの転写因子がその役割を担うのか、それら因子がどのように再生エンハンサーのヌクレオソーム上の標的DNA配列を探索 しオープニングに導きプライミングするのか、プライミングされた状態のエンハンサーに如何なる情報が加わると、標的遺伝子の転写が開始されるかなど、全く不明であり、解決すべき問題として残されている。この目的で、本研究課題は、損傷した組織を再生させるか否か、損傷後の細胞の運命決定のプロセスにおいて最初のステップであるクロマチンのオープニングを担うパイオニア転写因子の同定と、それら因子によるプライミング機構とプライムされた状態(Primed状態)から脱してPoised状態に向かうメカニズムを明らかにする。本年度は、オープンクロマチン領域にエンリッチしている転写因子結合モチーフのKLFファミリーに着目し、KLFファミリーのいずれが再生特異的なオープンクロマチン領域の活性化因子でるのか検討すると伴に、標的遺伝子の一つAdra1aについて阻害剤を用いて再生への影響を検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度は網羅的オープンクロマチン解析から再生特異的にクロマチンが開く領域にエンリッチする転写因子の結合モチーフのなかでもKLFファミリーに着目した。再生中の腎尿細管で発現するKLFファミリーのうち、KLF4, KLF6, KLF15, SP1, SP4をクローニングし、オープンクロマチン領域に対する活性化能を検討した。再生特異的なオープンクロマチン領域については、再生中に発現が亢進するCECR, ADRA1A, RAB6B, FUT4, A.superbus venom factor 1, SAP25, DUSP6, uncharacterized, H1-5, TMTC2遺伝子近傍の領域を損傷応答/再生エンハンサーの候補としてレポーターを構築した。ルシフェーラゼレポーター解析の結果、Sap25近傍のオープンクロマチン領域はKLF15により活性かされること、Adra1aとH1-5近傍のオープンクロマチン領域はKLF15とKLF6により活性化されることがわかった。一方、uncharacterized遺伝子近傍の領域はKLF4とSP4で活性化されることがわかった。また、Sap25、Adra1a、H1-5近傍のオープンクロマチン領域のトランスジェニックGFPレポーターツメガエルを作製し、いずれの領域も損傷依存的に再生中の腎尿細管でレポーター遺伝子の発現亢進が認められた。さらに標的遺伝子の一つであるAdra1aの作動薬であるエピネフリンを損傷を与えたツメガエルに作用させると、近位尿細管と中間尿細管の伸展が認められた。また、Adra1aの阻害剤を作用させると再生が抑制されることを明らかにした。

今後の研究の推進方策

現在までの進捗状況で述べたように、KLF15は再生特異的にクロマチンが開く領域(損傷応答/再生エンハンサー)の活性化因子として働くがわかった。しかしながら、KLF15が実際に閉じたクロマチンに結合できるのかについては不明である。まずはこの問について、生化学・分子生物学的手法を用いて明らかにする。また、標的遺伝子についてはAdra1aの解析のみを行っており、Sap25やH1-5の再生における意義については不明である。Sap25とH1-5の再生における役割についても解析を進める予定である。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] McGovern Medical School(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      McGovern Medical School
  • [国際共同研究] Sorbonne University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Sorbonne University
  • [雑誌論文] Splashed E-box and AP-1 motifs cooperatively drive regeneration response and shape regeneration abilities2023

    • 著者名/発表者名
      Tamaki Teruhisa、Yoshida Takafumi、Shibata Eri、Nishihara Hidenori、Ochi Haruki、Kawakami Atsushi
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1242/bio.059810

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Air?breathing behavior underlies the cell death in limbs of Rana pirica tadpoles2023

    • 著者名/発表者名
      Ono Satomi F.、Cordeiro Ingrid Rosenburg、Kishida Osamu、Ochi Haruki、Tanaka Mikiko
    • 雑誌名

      Zoological Letters

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40851-022-00199-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Versatile utilities of amphibians (part 4)2023

    • 著者名/発表者名
      Ochi Haruki、Michiue Tatsuo、Kato Takashi、Zorn Aaron、Hayashi Toshinori、Inoue Takeshi、Kondo Mariko、Taira Masanori
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 65 ページ: 4~5

    • DOI

      10.1111/dgd.12838

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Retinoic acid control of pax8 during renal specification of Xenopus pronephros involves hox and meis32023

    • 著者名/発表者名
      Durant-Vesga Jennifer、Suzuki Nanoka、Ochi Haruki、Le Bouffant Ronan、Eschstruth Alexis、Ogino Hajime、Umbhauer Muriel、Riou Jean-Fran?ois
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 493 ページ: 17~28

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2022.10.009

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Adrenergic receptor signaling induced by Klf15, a regulator of regeneration enhancer, promotes kidney reconstruction2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Nanoka、Kanai Akinori、Suzuki Yutaka、Ogino Hajime、Ochi Haruki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.2204338119

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Versatile Utilities of Amphibians (part 1)2022

    • 著者名/発表者名
      Michiue Tatsuo、Zorn Aaron M.、Kato Takashi、Ochi Haruki、Hayashi Toshinori、Inoue Takeshi
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 64 ページ: 264~265

    • DOI

      10.1111/dgd.12805

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Versatile utilities of amphibians (part 2)2022

    • 著者名/発表者名
      Michiue Tatsuo、Zorn Aaron M、Kato Takashi、Ochi Haruki、Hayashi Toshinori、Inoue Takeshi
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 64 ページ: 346~346

    • DOI

      10.1111/dgd.12810

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Versatile utilities of amphibians (Part 3)2022

    • 著者名/発表者名
      Michiue Tatsuo、Kato Takashi、Ochi Haruki、Zorn Aaron、Hayashi Toshinori、Inoue Takeshi、Kondo Mariko、Taira Masanori
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 64 ページ: 472~473

    • DOI

      10.1111/dgd.12829

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 組織再生におけるアドレナリンシグナルの役割2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木菜花, 荻野肇, 越智陽城
    • 学会等名
      第29回山形分子生物学セミナー
  • [学会発表] ツメガエルを用いたオオノログ進化メカニズムの研究,2022

    • 著者名/発表者名
      荻野肇, 田内幹大, 井川武, 坂口裕介, 鈴木誠, 鈴木菜花, 越智陽城
    • 学会等名
      第93回日本動物学会
  • [学会発表] 全ゲノム動態解析が解き明かす腎再生におけるアドレナリンレセプターの役割2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木菜花, 荻野肇, *越智陽城
    • 学会等名
      日本動物学会東北支部大会
  • [学会発表] Transgenic Xenopus laevis with a limb-specific shh enhancer, outlines the competence to express shh in regenerating limbs2022

    • 著者名/発表者名
      Tada R, Higashidate T, Amano T, Ishikawa S, Nara S, Ishida K, Kawaguchi A, Ochi H, Ogino H, Yakushiji-Kaminatsui N, Sakamoto J, Kamei Y, Tamura K, Yokoyama H
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • [学会発表] Air-breathing behavior allows for the induction of cell death in limbs of amphibians2022

    • 著者名/発表者名
      Ono F, Cordeiro IR, Kishida O, Ochi H, Tanaka M
    • 学会等名
      19th International Society of Developmental Biology
    • 国際学会
  • [学会発表] NBRP Clawed frogs / Newt Genetic and genomic resources of amphibian model organisms and their applications2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki M, Igawa T, Suzuki N, Tazawa I, Nakajima K, Furuno N, Suzuki KT, Ochi H, Kato T, Hayashi T, Ogino H
    • 学会等名
      The 13th International Meeting of the Asian Network of Research Resource Centers
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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