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

2015 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: Max / 減数分裂 / 精子幹細胞 / ES細胞

研究実績の概要

私は昨年度までにES細胞におけるMax遺伝子のホモ欠失は、生殖細胞での減数分裂を司る遺伝子の発現レベルを上昇させることのみならず、SYCP3に対する抗体を用いた免疫染色により、減数分裂の初期段階において特徴的な染色体のシマネプトネマ複合体が形成されることを証明していた。かつ、生殖細胞における生理的な減数分裂に先立って、Max遺伝子の発現が低下していることも見出していた。そして、当該年度では、まず、精子幹細胞におけるMax遺伝子のノックダウンによる発現低下でも、ES細胞と同様に、減数分裂が惹起されることを明らかにした。さらには、ES細胞及び精子幹細胞において、Max遺伝子の発現の低下に伴って減数分裂が誘導される理由はMaxタンパク質をサブユニットの一つとして持つ非典型的PRC1複合体（PRC1.6）の遺伝子発現抑制機能の消失の結果であることを明らかにした。なお、L3mbtl2などのPRC1.6複合体を形成する他のサブユニットをコードする遺伝子のノックダウンでは、遺伝子発現解析からは減数分裂関連遺伝子の発現の顕著な上昇は見られるものの、Max遺伝子発現ノックダウンの場合のようにシマネプトネマ複合体といった細胞形態的な変化までには至らない。このようにMax遺伝子の発現抑制が減数分裂に及ぼす効果は、PRC1.6の他のサブユニットをコードする遺伝子の発現抑制によって見られる効果よりも大きいことが、その理由の一つが、MaxがPRC1.6複合体のDNAへの結合に直接寄与しているからであることを証明した。かつ、Max遺伝子の発現の低下に伴って起こるMyc転写因子の機能の低下も、Maxの発現の低下に伴った減数分裂の誘導レベルを高めることに間接的に寄与していることも証明した。これらの結果は、2016年3月のNature Communicationsに報告することができた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

2016年3月30日にMaxタンパク質と減数分裂の関係についてNature Communicationsに発表した論文について共同通信PRワイアーを介して紹介していただき、その内容が、毎日新聞等の40社以上のメディアからプレスリリースされた。また、2016年4月14日の日経産業新聞に新聞記事として同内容が紹介された。

研究成果

• [国際共同研究] ソーク研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ソーク研究所
• [雑誌論文] Loss of MAX results in meiotic entry in embryonic and germline stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A, Hirasaki M, Hishida T, Okamura D, Wu J, Ueda A, Nishimoto M, Nakachi Y, Mizuno Y, Okazaki Y, Matsui Y, Izpisua Belmonte JC, Okuda A.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 11056
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms11056
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Combined overexpression of Jarid2, Prdm14, Esrrb, and Sall4A dramatically improves efficiency and kinetics of reporgramming to induced pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iseki H, Nakachi Y, Hishida T, Yamashita-Sugawara Y, Hirasaki M, Ueda A, Tanimoto Y, Iijima S, Yagami K, Takahashi S, Okuda A, Okazaki Y.
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 34 ページ: 322-333
  • DOI: doi: 10.1002/stem.2243
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comprehensive genomic analysis reveals the genetic landscape of mitochondrial respiratory chain deficiency. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohda M, Tokuzawa Y, Kishita Y, Okazaki Y. et al.: Okuda A.（著者32名中12番目）
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 12 ページ: e1005679
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pgen.1005679
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dzip3 regulates developmental genes in mouse embryonic stem cells by reorganizing 3D chromatin conformation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue D, Aihara H, Sato T, Mizusaki H, Doiguchi M, Higashi M, Imamura Y, Yoneda M, Miyanishi T, Fujii S, Okuda A, Nakagawa T, Ito T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 16567
  • DOI: doi: 10.1038/srep16567
  • 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: doi: 10.1038/srep16567
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional compensation between Myc and PI3K signaling supports 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: doi: 10.1002/stem.1893
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Max known as a Myc indispensable partner protein functions as a molecular blockade of meiotic entry (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Okuda, Ayumu Suzuki, Masataka Hirasaki, Atsushi Ueda
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会大会 合同大
  • 発表場所: 神戸 ポートピアアイランド (兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] マウスES細胞における減数分裂抑制機構の発見 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 歩、平崎正孝、上田 篤、松居靖久、奥田晶彦
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸 ポートピアアイランド (兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Casein kinaseとJmjd3の真獣類発生過程における細胞での概日リズム形成における役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西本正純、奥田晶彦、大西芳秋
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸 ポートピアアイランド (兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [備考] 精子・卵子形成の為の減数分裂を開始させる仕組みを発見
  • URL: http://www.saitama-med.ac.jp/genome/press_release_03_30_16.pdf#search='%E5%9F%BC%E7%8E%89%E5%8C%BB%E7%A7%91%E5%A4%A7%E5%AD%A6+%E7%B2%BE%E5%AD%90'
• [備考] 共同通信PRワイアーからのプレスリリース紹介
  • URL: http://www.kyodo.co.jp/pr/2016-03-30_1539373/