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2013 年度 実績報告書

霊長類領野特異的発現遺伝子のエピジェネテイック制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25290011
研究種目

基盤研究(B)

研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

山森 哲雄  基礎生物学研究所, 脳生物学研究部門, 教授 (80260206)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード神経科学 / DNA / メチル化 / 連合野 / 視覚野
研究概要

研究代表者等は、霊長類大脳皮質領野で発現に顕著な差のある遺伝子は、連合野特異的なもの(RBP4, PNMA5, SLIT1)と視覚野特異的なもの(FSTL1/OCC1, HTR1B, HTR2A)の2群に分かれることをことを明らかにしてきた。これら2群の遺伝子のプロモーター領域のCpG領域を調べると連合野特異的な遺伝子は、メチル化のレベルが高く、一方視覚野特異的な発現遺伝子では、メチル化が殆どされていないことが判った。これらのメチル化領域に結合する古典的なメチル化結合蛋白質(MBD)ファミリーを調べたところ、MBD4の発現のみが領野特異的な発現をすることが判った。そこで、MDB4の発現を低下(loss of functin)、又は、増加することによって(gain of function)、in vitroおよび、生体脳において、視覚野特異的発現遺伝子と連合野特異的発現遺伝子の発現を調べたところ、連合野特異的遺伝子のうち、RBP4とPNMA5がMBD4の発現によって正の発現制御を受けていることが明らかになった。即ち、培養神経芽細胞(SH-SY5Y)を用いて、先ず、連合野特異的発現遺伝子PNMA5のプロモーターのCpG領域が高度にメチル化されていることを確認し、このメチル化をメチル化阻害剤投与によって阻害やSH-RNAによるMBD4のノックダウンによって、PNMA5の発現の低下や阻害が見られることを示した。更に、AAVベクターにより、視覚野領域にMBD4を強制発現した場合には、RBP4とPNMA5の発現増加、前頭葉にMBD4のSh-RNAを注入した場合には、発現低下を観察した。

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

本研究によって、霊長類連合野特異的発現遺伝子のプロモーター領域(CpG領域)の高度なメチル化とそれに結合するMBD4の連合野特異的な発現による正の発現機構が始めて明らかになってきた。このことは、従来の発生や発ガンにおけるメチル化とメチル化結合蛋白質によるエピジェネテイク制御が、霊長類に固有な様式で大脳皮質領野の形成と機能制御に重要な役割を果たす可能性を直接的に示すものである。

今後の研究の推進方策

昨年度までの研究により、連合野特異的遺伝子のプロモータ領域のCpG領域の高いレベルでのメチル化とMDB4の連合野特異的局在が連合野特異的発現遺伝子パターンを形成することが判った。今後は、MBD4の発現制御機構とメチル化レベルの低い視覚野特異的発現遺伝子の発現制御機構を明らかにする予定である。

次年度の研究費の使用計画

3月納品、4月支払い等の為、若干額(35,502円)を繰り越した、
3月納品、4月支払い額は、21,013円であり、残額(14,489円)も速やかに執行予定。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] DNA Methylation and Methyl-Binding Proteins Control Differential Gene Expression in Distinct Cortical Areas of Macaque Monkey.2013

    • 著者名/発表者名
      Katsusuke Hata, Hiroaki Mizukami, Osamu Sadakane, Akiya Watakabe, Masanari Ohtsuka, Masafumi Takaji, Masaharu Kinoshita, Tadashi Isa, Keiya Ozawa, and Tetsuo Yamamori
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 33 ページ: 19704-19714

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2355-13.2013

    • 査読あり
  • [学会発表] Gene manipulation in the marmoset brain2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Yamamori
    • 学会等名
      第3回日本マーモセット研究会大会
    • 発表場所
      九州大学医学部 百年講堂(福岡県)
    • 年月日
      20131213-20131213
  • [学会発表] マーモセット大脳皮質におけるスパインの生体内可視化2013

    • 著者名/発表者名
      定金 理、渡我部 昭哉、大塚 正成、高司 雅史、佐々木 哲也、笠井 昌俊、伊佐 正、鍋倉 淳一、水上 浩明、小澤 敬也、河崎 洋志、山森 哲雄
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      20130622-20130622
  • [学会発表] 霊長類脳における遺伝子操作法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      山森 哲雄
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      20130621-20130621
  • [備考] 山森研究室 - 基礎生物学研究所

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/divspe1/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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