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2014 年度 実施状況報告書

EGAM1タンパク質群による胎仔と胚体外組織の形成を制御する新たな分子基盤の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24580413
研究機関秋田県立大学

研究代表者

小林 正之  秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (50211909)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードマウス / 初期発生 / 細胞分化 / ホメオタンパク質 / 転写因子
研究実績の概要

1. 本研究の目的は、マウス胚において発見した新規転写因子EGAM1ホメオタンパク質群(3種)の胚発生における本質的な役割と標的遺伝子の全体像を解明し、胎仔と胚体外組織(胎盤と卵黄嚢)の形成や細胞機能を制御する新たな分子基盤を確立することである。
2. マウス胚の発生におけるEGAM1ホメオタンパク質群の機能を明らかにするために、H25年度に開発したアンチセンスモルフォリノオリゴと遺伝子導入試薬Endo-Porterを使った標的mRNA発現のノックダウンマウス胚を作製する技術を完成した。胚発生において既にその重要性が確立しているOct4遺伝子の発現阻害を引き起こすことに成功し、Oct4ノックアウト胚と同一な表現型が得られることを証明した。現在、当該法によるEGAM1ホメオタンパク質群のノックダウンの実験例数を重ねている。
3. 未分化状態維持におけるEGAM1Nの機能を解明するために、EGAM1N強制発現ES細胞を作出した。当該細胞により、EGAM1Nは未分化状態の安定化をもたらすことを証明した。また、EGAM1NもしくはEGAM1C強制発現と分化誘導方法を工夫することにより、マウスES細胞から胎盤細胞が得られる可能性が示された。
4. EGAM1ホメオタンパク質群と結合する転写因子群を探索するために、GST融合EGAM1ホメオタンパク質と結合する多能性維持転写因子を探索した。その結果、OCT4、NANOG、SOX2をその候補としてあげることができた。
5. DNAマイクロアレイ法とマウスES細胞を用い、EGAM1ホメオタンパク質群により、形態形成に重要なWntファミリー遺伝子群が発現誘導されることを明らかにした。

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

アンチセンスモルフォリノオリゴとEndo-Porter試薬を用いることにより、胚発生におけるEGAM1ホメオタンパク質群の機能を解明しつつある。従来、マウスES細胞から胎盤細胞を得ることはできないと考えられているが、本研究により、EGAM1NもしくはEGAM1Cを強制発現させたES細胞から胎盤細胞が得られる可能性が示された。このことは、従来の認識を変えるかもしれない重要な知見である。また、EGAM1ホメオタンパク質群と胎盤形成との関連を証明することは、最初の細胞分化と当該タンパク質群との関連を強く結びつけるものである。すなわち、本研究の重要な目的の一部を達成したことになる。ただし、Chip-Seq法を用いて当該タンパク質群が結合するプロモーターDNAを網羅的に調べる実験計画は次年度以降に持ち越した。EGAM1およびEGAM1Cタンパク質が核に局在するために重要なアミノ酸残基がC末端側ホメオドメイン内に含まれることを明らかにできたことは大きな進展である。また、EGAM1ホメオタンパク質群とOCT4、NANOG、SOX2が結合する可能性が示されたことは非常に重要である。DNAマイクロアレイ法とマウスES細胞を用いることにより、EGAM1ホメオタンパク質群により、形態形成に重要なWntファミリー遺伝子群が発現誘導されることを明らかにした。所期の目標設定に照らしてみて、これらの進捗状況はおおむね適切である。

今後の研究の推進方策

1.アンチセンス法によるEGAM1ホメオタンパク質群のノックダウン胚の作製と機能解析について、継続して実験例数を増やす。特に、胎盤細胞の形成に関して詳細に検討する。マウス2細胞期胚を胚盤胞まで培養し、形態的に異常が起こる胚の出現頻度を対照と比較する。胚を免疫染色してマーカータンパク質を検出し、内部細胞塊(マーカーはNANOG)・栄養外胚葉(CDX2)・原始内胚葉(GATA6)の形成不全や細胞数の増減が起こるか定量的に調べ、当該タンパク質群の役割を直接的に解明する。
2. Chip-Seq法により、当該タンパク質群が結合するプロモーターDNAを網羅的に同定する。マウス胚と、既に樹立した当該タンパク質群を個別に強制発現させたES細胞から、Chip法を用いて当該タンパク質群結合ゲノムDNA領域(プロモーターDNA)を精製する。次に、小型次世代シークエンサーによりゲノムDNA領域の塩基配列を網羅的に決定後、どの遺伝子のプロモーターDNAに結合したのかデータベースと照合して同定する。
3. EGAM1NもしくはEGAM1Cを強制発現させたES細胞を胎盤幹細胞の樹立培養法により培養し、胎盤細胞が誘導されるか検討する。細胞を免疫染色してマーカータンパク質を検出し、内部細胞塊(マーカーはNANOG)・栄養外胚葉(CDX2)・原始内胚葉(GATA6)の細胞数の増減が起こるか定量的に調べる。

次年度使用額が生じた理由

アンチセンス法によるEGAM1ホメオタンパク質群のノックダウン胚の作製を予定していた。しかし、その方法論に関する原著論文発表に関連して追加実験を行うことになったため、当該タンパク質群のノックダウン胚の作製と表現型の解析について充分に遂行できず、未使用額が生じた。また、Chip-Seq法を用いた実験について、H25年度成果の原著論文発表について追加実験を行ったため着手できず、未使用額が生じた。H26年度において、EGAM1NもしくはEGAM1Cを強制発現させたES細胞から胎盤細胞が得られる可能性が示されたが、H25年度成果の原著論文発表について追加実験をする必要が生じたため充分に遂行できなかったことにより、未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

EGAM1ホメオタンパク質群のノックダウン胚の作製とその解析、Chip-Seq法を用いた実験を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。従来、マウスES細胞から胎盤細胞を得ることはできないと考えられている。本研究により、EGAM1NもしくはEGAM1Cを強制発現させたES細胞から胎盤細胞が得られる可能性が示されたことは、従来の認識を変えるかもしれない重要な知見である。そこで、未使用額はその解明のための経費に充てることとしたい。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Induction of expression of the Wnt gene family in differentiating mouse embryonic stem cells expressing exogenous EGAM1N or EGAM1C homeoproteins.2015

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuki, Sato Shiori, Kikuchi T., Nonaka A., Sasaki A. and Kobayashi M.
    • 雑誌名

      Tohoku Journal of Animal Science and Technology (In Japanese)

      巻: 65 ページ: 14-21

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Persistence and toxin production by Clostridium difficile within human intestinal organoids results in disruption of epithelial paracellular barrier function.2015

    • 著者名/発表者名
      Leslie J., Huang S., Opp J., Nagy M., Kobayashi M., Young V., and Spence J.
    • 雑誌名

      Infection and Immunity

      巻: 83 ページ: 138-145

    • DOI

      10.1128/IAI.02561-14

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Partial inhibition of differentiation associated with elevated protein levels of pluripotency factors in mouse embryonic stem cells expressing exogenous EGAM1N homeoprotein.2015

    • 著者名/発表者名
      Sato Shiori, Nakazawa M., Kihara Y., Kubo Y., Sato Yuki, Kikuchi T., Nonaka A., Sasaki A., Iwashita J., Murata J., Hosaka M. and Kobayashi M.
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiosc.2015.03.001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cloning and sequence analysis of the cellulase genes isolated from two cellulolytic Streptomycetes and their heterologous expression in Streptomyces lividans.2015

    • 著者名/発表者名
      omotsune K., Kasuga K., Tsuchida M., Shimura Y., Kobayashi M., Agematsu H., Ikeda H., Ishikawa J., and Kojima I.
    • 雑誌名

      International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of aminoterminally truncated, stable types of bioactive bovine and porcine fibroblast growth factor 4 in Escherichia coli.2015

    • 著者名/発表者名
      Sugawara S., Ito T., Sato Shiori, Sato Yuki, Sasaki A., Fukuda T., Yamanaka K., Sakatani M., Takahashi M. and Kobayashi M.
    • 雑誌名

      Biotechnology and Applied Biochemistry

      巻: 62 ページ: 164-172

    • DOI

      10.1002/bab.1251

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low-molecular-weight inhibitors of cell differentiation enable efficient growth of mouse iPS cells under feeder-free conditions.2015

    • 著者名/発表者名
      Donai K., Inagaki A., So K-H., Kuroda K., Sone H., Kobayashi M., Nishimori K. and Fukuda T.
    • 雑誌名

      Cytotechnology

      巻: 67 ページ: 191-197

    • DOI

      10.1007/s10616-013-9686-8

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Production of an aminoterminally truncated, stable type of bioactive mouse fibroblast growth factor 4 in Escherichia coli.2014

    • 著者名/発表者名
      Sugawara S., Ito T., Sato Shiori, Sato Yuki, Kasuga K., Kojima I. and Kobayashi M.
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 117 ページ: 525-530

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiosc.2013.10.009

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Growth-promoting activity of bacterially expressed, 6x histidine-tagged porcine fibroblast growth factor 4 (HispFGF4) in porcine-derived cells cultured in vitro: a potential mechanism.2014

    • 著者名/発表者名
      Sugawara S., Sato Shiori, Sato Yuki, Kasuga K., Kojima I., Fukuda T. and Kobayashi M.
    • 雑誌名

      Tohoku Journal of Animal Science and Technology (In Japanese)

      巻: 63 ページ: 38-43

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of site-specific degradation in bacterially expressed human fibroblast growth factor 4 and generation of an aminoterminally truncated, stable form.2014

    • 著者名/発表者名
      Sugawara S., Ito T., Sato Shiori, Sato Yuki, Kasuga K., Kojima I. and Kobayashi M.
    • 雑誌名

      Applied Biochemistry and Biotechnology

      巻: 172 ページ: 206-215

    • DOI

      10.1007/s12010-013-0544-0

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] EGAM1NおよびEGAM1CによりマウスES細胞の細胞運命を転換する2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,野中愛純,佐々木玲,小林正之
    • 学会等名
      第119回日本畜産学会
    • 発表場所
      宇都宮大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [学会発表] アンチセンスOct4 MOを用いることによる遺伝子ノックダウン効果の検証2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤由貴,佐藤梓織,菊地貴裕,野中愛純,佐々木玲,小林正之
    • 学会等名
      第119回日本畜産学会
    • 発表場所
      宇都宮大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [学会発表] ウシiPS細胞への応用を目指したマウスiPS細胞樹立システムの構築2015

    • 著者名/発表者名
      菊地貴裕,佐藤梓織,佐藤由貴, 野中愛純,佐々木玲,福田智一,小林正之
    • 学会等名
      第119回日本畜産学会
    • 発表場所
      宇都宮大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [学会発表] EGAM1Nホメオタンパク質はマウスの発生過程において重要な転写因子と会合する2015

    • 著者名/発表者名
      野中愛純,佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,小林正之
    • 学会等名
      第119回日本畜産学会
    • 発表場所
      宇都宮大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [学会発表] 移植胚の受胎率向上を目指した遺伝子組換えウシ線維芽細胞増殖因子4(FGF4)の開発2015

    • 著者名/発表者名
      熊谷友希,菅原彩子,伊藤俊彦,佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,野中愛純,佐々木玲,小林正之
    • 学会等名
      第119回日本畜産学会
    • 発表場所
      宇都宮大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [学会発表] 肝細胞の分化ステージとリポタンパク質産生能との関係2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木玲,三浦瑞穂,木村文子,高橋純一郎,小林正之,畠恵司
    • 学会等名
      日本農芸化学会2015年度岡山大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 動物胚の受胎率向上を目指した遺伝子組換えFGF4の開発2015

    • 著者名/発表者名
      小林正之
    • 学会等名
      第30回東日本受精卵移植技術研究会大会
    • 発表場所
      秋田キャッスルホテル
    • 年月日
      2015-02-05 – 2015-02-05
    • 招待講演
  • [学会発表] EGAM1ホメオタンパク質群によるマウスES細胞から栄養外胚葉への分化誘導2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,野中愛純,小林正之
    • 学会等名
      第64回東北畜産学会
    • 発表場所
      コラッセふくしま
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-12
  • [学会発表] EGAM1ホメオタンパク質群と胎盤系列細胞の誘導に関与する遺伝子群の発現との関連に注目したcDNAマイクロアレイ解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤由貴,佐藤梓織,菊地貴裕,野中愛純,小林正之
    • 学会等名
      第64回 東北畜産学会
    • 発表場所
      コラッセふくしま
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-12
  • [学会発表] piggyBacトランスポゾンシステムを利用したマウスiPS細胞樹立の試み2014

    • 著者名/発表者名
      菊地貴裕,佐藤梓織,佐藤由貴, 野中愛純,楠原夏生,熊谷友希,土内憲一郎,福田智一,小林正之
    • 学会等名
      第64回東北畜産学会
    • 発表場所
      コラッセふくしま
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-12
  • [学会発表] マウスES細胞の未分化状態維持に重要な転写因子とホメオタンパク質EGAM1Nとの結合2014

    • 著者名/発表者名
      野中愛純,佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,小林正之
    • 学会等名
      第64回東北畜産学会
    • 発表場所
      コラッセふくしま
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-12
  • [学会発表] ホメオタンパク質EGAM1NおよびEGAM1CとマウスES細胞から胎盤系列細胞への分化との関連2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,野中愛純,小林正之
    • 学会等名
      第107回日本繁殖生物学会
    • 発表場所
      帯広畜産大学
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-21
  • [学会発表] ホメオタンパク質EGAM1NまたはEGAM1Cの強制発現がマウスES細胞の遺伝子発現に及ぼす影響に関する網羅的検討2014

    • 著者名/発表者名
      藤由貴,佐藤梓織,菊地貴裕,野中愛純,小林正之
    • 学会等名
      第107回日本繁殖生物学会
    • 発表場所
      帯広畜産大学
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-21
  • [学会発表] EGAM1ホメオタンパク質群とマウスiPS細胞の誘導との関連に関する研究:マウスiPS細胞誘導ベクターの構築2014

    • 著者名/発表者名
      菊地貴裕,野中愛純,佐藤梓織,佐藤由貴, 小林正之
    • 学会等名
      第107回日本繁殖生物学会大会
    • 発表場所
      帯広畜産大学
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-21
  • [学会発表] ホメオタンパク質EGAM1NとOCT4とのヘテロ複合体の形成,およびEGAM1Nにけるホモ複合体の形成に関する解析2014

    • 著者名/発表者名
      野中愛純,佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,小林正之
    • 学会等名
      第107回日本繁殖生物学会大会
    • 発表場所
      帯広畜産大学
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-21
  • [学会発表] マウスES細胞の分化過程において出現するホメオティック遺伝子Egam1Cの発現細胞を特定する2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤耕一,野中愛純,佐藤梓織,佐藤由貴,菊地貴裕,小林正之
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部第80回例会・シンポジウム
    • 発表場所
      アキタパークホテル
    • 年月日
      2014-05-10 – 2014-05-10
  • [学会発表] マウスEGAM1ホメオタンパク質群をコードする遺伝子のプロモーター解析2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤耕一,菊地貴裕,福島淳,佐藤梓織,佐藤由貴,野中愛純,小林正之
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部第80回例会・シンポジウム
    • 発表場所
      アキタパークホテル
    • 年月日
      2014-05-10 – 2014-05-10
  • [備考] makoba.Lab@APU

    • URL

      http://www.akita-pu.ac.jp/bioresource/dbt/biochem/makoba/index.html

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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