Investigation of epigenetic therapeutic targets for musculoskeletal diseases

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04961
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 今井 祐記 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (10423873)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: エピジェネティック制御因子 / Uhrf1 / DNAメチル化 / 軟骨細胞

Outline of Annual Research Achievements

四肢間葉系細胞特異的Uhrf1KO（Uhrf1ΔLimb/ΔLimb）マウス（以下cKO）の外観は四肢長が明らかに短く、関節部位での変形を呈していた。軟X線ではcKO群の四肢長管骨長がControl群に比べ、約31~40％の短縮を認めた。また、組織学的解析ではcKO群の成長軟骨板細胞の柱状配列に乱れを認め、有意な増殖軟骨の面積の減少および肥大軟骨の幅の増加を認めた。さらに、初代培養軟骨細胞を用いた解析においてcKO由来の軟骨細胞では、細胞増殖能の低下とともに分化誘導した際の軟骨基質産生の著明な低下を認めた。軟骨分化マーカーは、Sox9の発現に差を認めないものの、cKO群では、比較的早期の分化マーカーであるCol2a1、Col11a1には発現低下傾向を認めた。一方で、後期分化マーカーであるCol10、Runx2には発現上昇傾向、さらにMmp13には有意な発現上昇がみられた。このことから、Uhrf1遺伝子欠損により軟骨細胞分化が促進され、成長軟骨板における肥大化が進行し、その結果、長管骨長の短縮を認めたと考えられた。さらにRNA-seqの結果からUhrf1KOの軟骨細胞とすでに報告がある造血幹細胞の遺伝子発現変動を比較すると、共通して発現上昇を示したのはわずかに13遺伝子のみであった。RNA-seqとMBD-seqを用いた統合解析を行ったところ、cKO群では発現上昇を認める28遺伝子のプロモーター領域におけるDNAメチル化の減少がみられた。中でもIL-1関連遺伝子であり、軟骨細胞分化に影響を与えることが知られているHspb1に着目し、cKOの軟骨細胞に対しHspb1ノックダウンを行なったところ、Mmp13などの軟骨細胞分化に関与する遺伝子発現異常が救済された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Uhrf1 is indispensable for normal limb growth by regulating chondrocyte differentiation through specific gene expression. (2018)
  • Author(s): Yamashita M, Inoue K, Saeki N, Ideta-Otsuka M, Yanagihara Y, Sawada Y, Sakakibara I, Lee JW, Ichikawa K, Kamei Y, Iimura T, Igarashi K, Takada Y, Imai Y.
  • Journal Title: Development. Volume: 145(1) Pages: pii: dev157412.
  • DOI: 10.1242/dev.157412.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DANFIN functions as an inhibitor of transcription factor NF-κB and potentiates the antitumor effect of bortezomib in multiple myeloma. (2018)
  • Author(s): Uematsu A, Kido K, Manabe E, Takeda H, Takahashi H, Hayashi M, Imai Y, Sawasaki T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 495(3) Pages: 2289-2295
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.12.142
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The HIV co-receptor CCR5 regulates osteoclast function. (2017)
  • Author(s): Lee JW, Hoshino A, Inoue K, Saitou T, Uehara S, Kobayashi Y, Ueha S, Matsushima K, Yamaguchi A, Imai Y, Iimura T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 8(1) Pages: 2226
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02368-5.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide Association Study of Idiopathic Osteonecrosis of the Femoral Head. (2017)
  • Author(s): Sakamoto Y,,, Imai Y,,, et al.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 7(1) Pages: 15035
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14778-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Epigenetic regulator, Uhrf1, positively controls skeletal muscle differentiation (2018)
  • Author(s): Yuichiro Sawada, Tadahiko Kikugawa, Iori Sakakibara, Yusuke Ono, Yuta Yanagihara, Noritaka Saeki, Takashi Saika, Yuuki Imai
  • Organizer: ASBMR 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Uhrf1 deficiency attenuates genome-wide DNA methylation and consequent specific gene expression in chondrocytes in vivo. (2018)
  • Author(s): Michiko Yamashita, Noritaka Saeki, Yuta Yanagihara, Yuichiro Sawada, Jiwon Lee, Tadahiro Iimura, Yuuki Imai
  • Organizer: ECTS 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] エピゲノム制御因子Uhrf1による軟骨特異的遺伝子発現制御 (2017)
  • Author(s): 今井祐記
  • Organizer: 第18回運動器科学研究会
• [Presentation] 骨格筋におけるエピゲノム制御因子Uhrf1の機能解析 (2017)
  • Author(s): 沢田雄一郎,榊原伊織,小野悠介,柳原裕太,佐伯法学,菊川忠彦,雑賀隆史,今井祐記
  • Organizer: 第3回日本筋学会学術集会
• [Presentation] エピゲノム制御因子Uhrf1によるDNAメチル化制御を介した軟骨分化・骨格形成 (2017)
  • Author(s): 山下美智子,井上和樹,佐伯法学,榊原伊織,李智媛,大塚まき,亀井義明,五十嵐勝秀,高田泰次,飯村忠浩,今井祐記
  • Organizer: 第35回日本骨代謝学会学術集会
• [Remarks] 愛媛大学プロテオサイエンスセンター
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/
• [Remarks] 愛媛大学プロテオサイエンスセンター病態生理解析部門
  • URL: https://www.m.ehime-u.ac.jp/school/imailab/