Ｍａｘ遺伝子発現コントロールによる生殖細胞発生プログラム誘導の分子メカニズム

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御
• 研究課題/領域番号: 26112512
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 奥田 晶彦 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (60201993)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 減数分裂 / ES細胞 / Max / Stra8

研究実績の概要

減数分裂は、生殖細胞に特化した現象であると考えられているが、私たちは、少なくとも、遺伝子発現パターンであるとか、様々な点で生殖系の細胞と共通点を持つES細胞では、減数分裂を起こす潜在能力を有し、かつ、ES細胞は、その減数分裂が起こらないようにする確固たる分子メカニズムが存在するのではないかという仮説を持って研究している。そして、ES細胞に減数分裂を引き起こさせることができた場合は、その実験系は、細胞が体細胞分裂か減数分裂のいずれを選択するかを決定する上で中心的な役割を果たす分子基盤を解明する上での有用なツールになると考えている。そして、私は、現在までに、ES細胞が、Max遺伝子のホモ欠失により、遺伝子発現のみならず、細胞形態学的にみても減数分裂様の細胞に変換することを見出している。かつ、精巣における生理的な減数分裂において、Max遺伝子の発現が一過性に著しく低下することも見出している。

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

c-Mycタンパク質のパートナー因子として知られているMaxをコードする遺伝子のES細胞における発現のノックダウンは、減数分裂関連の遺伝子の発現の上昇を惹起するが、私たちは、ノックアウトによるMax遺伝子の発現の消失は、遺伝子発現のみならず、細胞形態学的に見ても減数分裂初期に相当すると思われる細胞が出現することを見出した。また、この変化は、一般的な細胞分化が困難な2i培養条件に曝したES細胞からも起こることから、Max遺伝子発現消失に伴うES細胞の減数分裂様細胞は、ES細胞の始原生殖細胞様状態を経由せずに直接、減数分裂様細胞へと変換していることが示唆された。そして、その仮説は、ES細胞からの減数分裂様細胞への変換にはStra8遺伝子は必要であるが、機能的なBlimp1遺伝子の存在を必要としないことが明らかになったことにより支持された。

今後の研究の推進方策

ES細胞が、Max遺伝子のホモ欠失により、一連の減数分裂過程の少なくともその初期段階は達成することは見出したが、このMaxの発現の低下が、精子幹細胞においても減数分裂を惹起するかを明らかにする。かつ、Max遺伝子ホモ欠失ES細胞からの減数分裂細胞の変換は、生殖系の細胞における生理的な減数分裂とはことなり、激しい細胞死を伴うが、今後は、その細胞死の原因を解明することで、細胞死を回避する方策を見出し、そのことで、現在よりもより後期の段階にある減数分裂細胞の創出を試みる。

研究成果

• [雑誌論文] Functional crosstalk between Myc and PI3K signaling for supporting unlimited self-renewal of embryonic stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Hishida T, Nakachi Y, Mizuno Y, Katano M, Okazaki Y, Ema M, Takahashi S, Hirasaki M, Suzuki A, Ueda A, Nishimoto M, Hishida-Nozaki Y, Vazquez-Ferrer E, Sancho-Martinez I, *Izpisua Belmonte JC, Okuda A.
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 33 ページ: 713-725
  • DOI: 10.1002/stem.1893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Forced expression of Nanog or Esrrb preserves the ESC status in the absence of nucleostemin expression (2015)
  • 著者名/発表者名: Katano M, Ema M, Nakachi Y, Mizuno Y, Hirasaki M, Suzuki A, Ueda A, Nishimoto M, Takahashi S, Okazaki Y, Okuda A
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 33 ページ: 1089-1101
  • DOI: 10.1002/stem.1918
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of Ccr4-Not complex components as regulators of transition from partial to genuine induced pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamon M, Katano M, Hiraki K, Hishida T, Nakachi Y, Mizuno Y, Okazaki Y, Suzuki A, Hirasaki M, Ueda A, Nishimoto M, Kato H, Okuda A.
  • 雑誌名: Stem Cells and Development 巻: 23 ページ: 2170-2179
  • DOI: 10.1089/scd.2013.0326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic Aspects of Common Diseases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Muramatsu M, Okuda A, and Okazaki Y.
  • 雑誌名: Biochemicals and Biophysical Research Communications 巻: 452 ページ: 211-212
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.09.036
• [雑誌論文] Establishment of a novel model for chondrogenesis using murine embryonic stem cells carrying mutant ALK2 associated with fibrodysplasia ossificans progressive (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto M, Ohte S, Shin M, Yoneyama K, Osawa K, Miyamoto A, Tsukamoto S, Mizuta T, Kokabu S, Machiya A, Okuda A, Suda N, and Katagiri T.
  • 雑誌名: Biochemicals and Biophysical Research Communications 巻: 455 ページ: 347-352
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.012
  • 査読あり
• [学会発表] マウスES細胞においてNucleosteminノックアウトによる未分化性の消失はNanogもしくはEsrrbタンパク質強制発現により回避される (2014)
  • 著者名/発表者名: 片野 幸、水野洋介、仲地 豊、平崎正孝、鈴木 歩、西本正純、岡崎康司、奥田晶彦
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 (パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 真獣類の発生過程におけるPer2とCKIの発現は概日リズム形成に重要である (2014)
  • 著者名/発表者名: 西本正純、奥田晶彦、大西芳秋
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 (パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖異常症の原因遺伝子の包括的大規模解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下善仁、徳澤佳美、神田将和、森山陽介、水野洋介、菅原（山下）泉、田丸俊輔、栃木秀乃、上原奈津美、仲地豊、八塚由紀子、入月浩美、鈴木聡美、Nurun Nahar Borna、平田智子、的場奈々、加藤英政、奥田晶彦、森雅人、安嶋まさみ、原嶋宏子、山崎太郎、村山圭、大竹明、岡崎康司
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 (パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [備考] 埼玉医科大学 ゲノム医学研究センター
  • URL: http://www.saitama-med.ac.jp/genome/