骨形成促進の分子基盤解明

2011 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23659712
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 今井 祐記 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 特任講師 (10423873)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2013-03-31
• キーワード: 骨細胞 / エピゲノム

研究概要

複数の骨芽細胞系細胞株をアスコルビン酸およびβグリセロリン酸含有骨芽細胞分化培地にて培養し、経時的に細胞を回収。マーカー遺伝子の発現にて、後期骨芽細胞分化が進んでいるものの骨細胞特異的遺伝子の発現が認められない事を確認した。このように後期骨芽細胞分化させた状態で、骨細胞特異的遺伝子の転写開始点（Transcriptional Start Site:TSS）領域における転写活性化および抑制化の指標であるヒストン修飾（H3K4me3およびH3K27me3）のクロマチン免疫沈降反応（ChIP）を行い、骨細胞特異的遺伝子であるSost (Sclerostin)のTSSにおけるヒストンメチル化修飾を評価したところ、転写活性化および抑制化の両方の修飾が認められ、Bivalentな修飾状態であることを確認した。この結果から、後期骨芽細胞から骨細胞への分化には、抑制的ヒストン修飾であるH3K27の脱メチル化が重要である事が考えられた。

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

骨芽細胞系細胞株を分化培地で培養し分化させた状態で、骨細胞特異的遺伝子の転写開始点領域におけるヒストン修飾（H3K4me3およびH3K27me3）のChIPを行い、Bivalentな修飾状態であることを確認した。

今後の研究の推進方策

骨細胞マーカー遺伝子の発現が転写開始点においてBivalentな修飾状態で抑制されていることから、発現抑制の指標であるH3K27me3修飾が問題となる。H3K27me3の脱メチル化酵素であるJMJD3およびUTXの強制発現系により脱メチル化を確認し、骨細胞分化が進むか否かを評価する。その上で、各脱メチル化酵素の遺伝子欠損マウスを作出し、生体内における骨細胞分化を評価する。

次年度の研究費の使用計画

上記の推進方策に則り、培養細胞レベルおよびマウスを用いた解析を遂行する目的で、主に試薬やマウスなどの物品購入費に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] JMJD5, a JmjC-domain-containing protein, negatively regulates osteoclastogenesis through facilitating NFATc1 protein degradation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Youn MY, Yokoyama A, Fujiyama-Nakamura S, Ohtake F, Minehata KI, Yasuda H, Suzuki T, Kato S, Imai Y.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: Epub ページ: Epub
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeting Fas/FasL signaling, a new strategy for maintaining bone health (2011)
  • 著者名/発表者名: Imai Y, Kouzmenko A, Kato S
  • 雑誌名: Expert Opin Ther Targets 巻: 15(10) ページ: 1143-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] GlcNAcylation of histone H2B facilitates its monoubiquitination (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiki R, Hashiba W, Sekine H, Yokoyama A, Chikanishi T, Ito S, Imai Y, Kim JH, He HH, Igarashi K, Kanno J, Ohtake F, Kitagawa H, Roeder R, Brown M, Kato S
  • 雑誌名: Nature 巻: 480 ページ: 557-60
  • DOI: 10.1038/nature10656.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local delivery of siRNA using a biodegradable polymer application to enhance BMP-induced bone formation. (2011)
  • 著者名/発表者名: Manaka T, Suzuki A, Takayama K, Imai Y, Nakamura H, Takaoka K.
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 32 ページ: 9642-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conditional deletion of Bmpr1a in differentiated osteoclasts increases osteoblastic bone formation, increasing volume of remodeling bone in mice. (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamoto M, Murai J, Imai Y, Ikegami D, Kamiya N, Kato S, Mishina Y, Yoshikawa H, Tsumaki N
  • 雑誌名: J Bone Miner Res. 巻: 26 ページ: 2511-22
  • DOI: 10.1002/jbmr.477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeting Androgen Receptor in Estrogen Receptor-Negative Breast Cancer (2011)
  • 著者名/発表者名: Ni M, Chen Y, Bailey ST, Imai Y, Liu XS, Brown M
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 20 ページ: 119-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal-sensing activation of a histone lysine demethylase complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Baba A, Ohtake F, Okuno Y, Yokota K, Okada M, Imai Y, Ni M, Meyer CA, Igarashi K, Kanno J, Brown M, Kato S.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol 巻: 13 ページ: 669-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Erk kinases control plasma cell differentiation by regulating expression of Blimp-1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuda T, Kometani K, Takahashi N, Imai Y, Aiba Y, Kurosaki T.
  • 雑誌名: Sci Signal. 巻: 4 ページ: ra25
  • 査読あり
• [学会発表] Androgen Directly Exerts Anabolic Action through Osteoblastic Androgen Receptor (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井祐記
  • 学会等名: ASBMR2011
  • 発表場所: サンディエゴ、USA
  • 年月日: 2011年9月16、17日
• [学会発表] アンドロゲンによる骨同化作用の分子メカニズム解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井祐記
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011年7月28日
• [学会発表] Identification of Androgen Receptor Function in Osteoblast by Genome-wide Approach Using ChIP-seq (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井祐記
  • 学会等名: The 3rd Join Meeting of ECTS & IBMS
  • 発表場所: アテネ、ギリシャ
  • 年月日: 2011年5月9日
• [学会発表] アンドロゲンによる骨同化作用の分子メカニズム解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井祐記
  • 学会等名: 第８４回日本内分泌学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011年4月21日