遺伝子ネットワークによる形質細胞分化の調節プロセスの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25460352
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 武藤 哲彦 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80343292)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: B細胞 / 形質細胞 / 転写因子 / Bach2

研究実績の概要

抗原で活性化されたBリンパ球は抗体を分泌する形質細胞へ分化する。その際に一部の活性化B細胞はクラススイッチDNA組換え反応を実行し、抗体のアイソタイプを変換する。B細胞は遺伝子発現パターンを大幅に変化させるが、ひとつひとつの細胞において、実際にどの様に遺伝子ネットワークが変化するのかという点は諸説あり完全解明には至っていなかった。先の２年間でB細胞の分化過程で転写因子Bach2の遺伝子発現量の変化は細胞分裂回数と相関関係があること、Bach2を含む数種の転写因子の発現パターンをシングルセルレベルで解析したところ、細胞分化過程で幾つかの特徴的な細胞集団に分かれることがわかった。本年度は、シングルセルPCRを実施し、48遺伝子の発現プロファイリングを実施した。このとき、先の2年間で得られた結果を踏まえ、B細胞を培養系で活性化後、細胞分裂回数ごとに分け、分裂回数が同一な集団からBach2の遺伝子発現が高い細胞集団と低い細胞集団由来の細胞をシングルセルソーティングした。これらの細胞に加え、クラススイッチしたIgG陽性細胞と形質細胞分化した細胞も対照としてシングルセルPCRにて解析を実施した。その結果、Bach2の遺伝子発現が低い細胞集団には既に形質細胞と非常に良く似た遺伝子発現パターンを持つ細胞が高頻度に含まれること、同様にBach2の発現が高い細胞集団にはクラススイッチしたIgG陽性細胞と類似の遺伝子発現パターンを持つ細胞が多いことが、主成分分析から見えてきた。シングルセル解析からBach2の遺伝子発現パターンは、細胞分化の指標として主要であることが判った。Bach2と連携して発現する転写因子の解析を進め、現在さらに詳細な解析をおこなって亜集団の存在が示唆する結果を得た。

研究成果

• [国際共同研究] National Institutes of Health(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Institutes of Health
• [雑誌論文] Epigenetic Regulation of the Blimp-1 Gene (Prdm1) in B Cells Involves Bach2 and Histone Deacetylase 3. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka H, Muto A, Shima H, Katoh Y, Sax N, Tajima S, Brydun A, Ikura T, Yoshizawa N, Masai H, Hoshikawa Y, Noda T, Nio M, Ochiai K, Igarashi K.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 291 ページ: 6316-6330
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M116.713842. Epub 2016 Jan 19.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Transcription Factor Bach2 Is Phosphorylated at Multiple Sites in Murine B Cells but a Single Site Prevents Its Nuclear Localization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ando R, Shima H, Tamahara T, Sato Y, Watanabe-Matsui M, Kato H, Sax N, Motohashi H, Taguchi K, Yamamoto M, Nio M, Maeda T, Ochiai K, Muto A, Igarashi K.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 291 ページ: 1826-1840
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M115.661702. Epub 2015 Nov 30.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial function provides instructive signals for activation-induced B-cell fates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Jang KJ, Mano H, Aoki K, Hayashi T, Muto A, Nambu Y, Takahashi K, Itoh K, Taketani S, Nutt SL, Igarashi K, Shimizu A, Sugai M.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 ページ: 6750
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms7750.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 天然変性ハブタンパク質Bach2のヘムによる制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武藤哲彦
  • 学会等名: よこはまNMR研究会第54回ワークショップ
  • 発表場所: 横浜（理化学研究所横浜事業所 交流棟ホール）
  • 年月日: 2016-01-08 – 2016-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] B細胞活性化応答を制御する遺伝子ネットワークのシングルセル解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武藤哲彦
  • 学会等名: RIMS研究集会「生物現象におけるパターン形成と数理」
  • 発表場所: 京都（京都大学 数理解析研究所）
  • 年月日: 2015-10-21 – 2015-10-23
  • 招待講演
• [備考] 東北大学医学系研究科・生物化学分野（教授・五十嵐和彦）
  • URL: http://www.biochem.med.tohoku.ac.jp/
• [産業財産権] 抗リン酸化Bach2抗体及び抗腫瘍免疫活性化剤のスクリーニング方法 (2015)
  • 発明者名: 五十嵐和彦他8名
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-219945
  • 出願年月日: 2015-11-09