軟骨細胞分化を制御するＳｏｘ９転写ネットワークの解明

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23792121
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 波多 賢二 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (80444496)
• キーワード: 軟骨細胞 / 転写因子

研究概要

超高速シークエンサーSolexaを用いて、軟骨細胞分化能の高いC3H10T1/2細胞と分化能の低いNIH-3T3細胞の遺伝子発現解析を行った。遺伝子プロファイリングの結果、C3H10T1/2細胞に高発現する転写因子としてAridファミリーに属するArid5b (AT rich interactive domain 5b) を見出した。免疫組織染色によりArid5bはマウス成長板の増殖軟骨層に強く発現していることが示された。C3H10T1/2細胞にArid5bを過剰発現すると、Sox9の転写活性とCol2a1 mRNAの発現が顕著に促進され、Arid5bとSox9の物理的結合がPull-downアッセイにより認められた。興味深いことにArid5bはヒストン脱メチル化酵素Phf2と結合し、Phf2を Col2a1遺伝子プロモーター上に誘導することによりH3K9me2の脱メチル化を促進することが、ChIPアッセイにより明らかとなった。Phf2遺伝子のノックダウンはSox9誘導性の軟骨細胞分化を抑制した。
Arid5b遺伝子欠損マウス(Arid5bKO) は内軟骨性骨化の遅延による成長障害が認められ、Sox9誘導性の軟骨細胞分化能も顕著に低下していた。さらに、Arid5bKOマウス由来の初代培養軟骨細胞では、野生型に比較してCol2a1遺伝子プロモーター領域へのPhf2の誘導が阻害されていること、またH3K9ジメチル化が亢進していることが明らかとなった。
以上の結果より転写因子Arid5bはPhf2をCol2a1遺伝子プロモーター上に誘導しヒストン脱メチル化を促進することにより、Sox9標的遺伝子の転写を活性化し、軟骨細胞分化を制御することが明らかとなった。Arid5bは骨格形成をエピジェネティックに制御する重要な因子の一つであると推察される。

研究成果

• [雑誌論文] Spatiotemporal disorder in the axial skeleton development of the Mesp2-null mouse: A model of spondylocostal dysostosis and spondylothoracic dysostosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Makino Y, Takahashi Y, Tanabe R, Tamamura Y, Watanabe T, Haraikawa M, Hamagaki M, Hata K, Kanno J, Yoneda T, Saga Y, Goseki-Sone M, Kaneko K, Yamaguchi A,Iimura T
  • 雑誌名: Bone 巻: 53 ページ: 248-258
  • DOI: 10.1016/j.bone.2012.11.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retinoic acid regulates commitment of undifferentiated mesenchymal stem cells into osteoblasts and adipocytes (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisada K, Hata K, Ichida F, Matsubara T, Orimo H, Nakano T, Yatani H, Nishimura R*, Yoneda T
  • 雑誌名: J Bone Miner Metab 巻: 31 ページ: 53-63
  • DOI: 10.1007/s00774-012-0385-x.
  • 査読あり
• [学会発表] 転写因子Arid5bはSox9標的遺伝子プロモーター領域のヒストン脱メチル化を促進し軟骨細胞分化を制御する (2012)
  • 著者名/発表者名: 波多賢二、西村理行
  • 学会等名: 第54回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 20120914-20120916
• [学会発表] 転写因子FoxC1はPTHrPの発現誘導を介して内軟骨性骨形成を制御する (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田倫子，波多賢二，高島利加子，井関祥子，山本照子，西村理行，米田俊之
  • 学会等名: 第３０回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120719-20120721