2018 Fiscal Year Annual Research Report
神経幹細胞の分化運命を決める統合的メカニズムの解明
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15H05773
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
後藤 由季子 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (70252525)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 幹細胞生物学 / 再生・修復 / クロマチン制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「ニューロン分化期において、神経幹細胞がニューロンへと分化する過程において、クロマチン状態の大規模な変化が貢献する」という仮説の検証のため、昨年度に引き続き、 発生中の大脳新皮質組織を用い、神経幹細胞から特定のニューロンサブタイプへと分化する間の各ステップにおける細胞を単離しクロマチン凝集状態をDNase-sequencingおよびATAC-sequencingにより調ベた。その結果、神経幹細胞からニューロンへと分化する段階において、大規模なクロマチン凝集状態の変化が起こることを明らかにした。さらに、このニューロン分化過程でクロマチン凝集状態が変化する領域に濃縮している転写因子結合配列を複数同定した。またChIP-Atlas情報を元に、ニューロン成熟過程でクロマチン凝集状態が変化する領域に濃縮して結合している転写因子およびクロマチン制御因子を複数同定した。
神経幹細胞がニューロンへと分化する際に、メジャーサテライトと呼ばれる反復配列の発現量が増加し、またメジャーサテライト部位が局在するクロモセンターへのヒストン修飾が変化することを我々は以前に報告している（Kishi et al. 2012）。そこで「ニューロン分化の過程でのクロマチン状態の大規模な変化」にメジャーサテライトにおける転写状態が関与している可能性を考え、その転写量を人為的に操作する系を構築した。
我々は以前に、胎生期において「分裂を停止した神経幹細胞群」の一部が成体脳室下帯の神経幹細胞になる起源細胞であることを報告している。本研究におい て、胎生期において「分裂を停止した神経幹細胞群」の一細胞解析を行い複数の異なる細胞集団を得た。そして、より成体神経幹細胞に近い胎生期神経幹細胞集団およびその他の胎生期神経幹細胞集団についてATAC-sequencingを行い、クロマチン凝集状態に差のある領域に濃縮しているモチーフならびに結合タンパク質を複数同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
大脳新皮質神経幹細胞がニューロン分化する過程で凝集状態が変化するクロマチン領域を、複数の方法でゲノムワイドに同定することに成功した。その結果、ニューロン分化過程におけるクロマチン凝集状態の変化に関与する可能性のある転写因子ならびにクロマチン制御因子候補を同定した。ポリコーム複合体による神経幹細胞のニューロン分化能制御と関わる因子も同定しており、ニューロン分化期を規定する分子基盤を知る手がかりを得た。
さらに、成体神経幹細胞の胎生期起源細胞集団をより厳密に規定することに成功し、そのクロマチン凝集状態の特徴に関与する可能性のある転写因子を複数同定した。 特にこの起源細胞集団のエンハンサーに濃縮する因子を得ており、どのようにして成体神経幹細胞が胎生期に確立したかについての手がかりを得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
神経幹細胞から未成熟ニューロンへと分化する段階において、大規模なクロマチン凝集状態の変化が起こることを明らかにし、さらに、このニューロン成熟過程でクロマチン凝集状態が変化する領域に濃縮している転写因子結合配列を複数同定した。またChIP-Atlas情報を元に、ニューロン成熟過程でクロマチン凝集状態が変化する領域に濃縮して結合している転写因子およびクロマチン制御因子を複数同定した。今後は、発現情報やパスウェイ情報も加味して、これらの転写因子ならびにクロマチン制御因子の機能を中心に、ニューロン分化過程において観察される大規模な遺伝子発現変化に関わるメカニズムについて検討する。
ニューロン分化の過程でのクロマチン状態の大規模な変化にメジャーサテライトにおける転写状態が関与している可能性を考え、その転写量を人為的に操作する系を構築した。今後はこの操作がゲノムワイドにいかなるクロマチン状態の変化を引き起こし核内構造に影響するか、遺伝子発現に影響するか、を検討する。
成体神経幹細胞の胎生期起源細胞をより厳密に規定し、単離することに成功した。そこで現在進めつつあるクロマチン凝集情報および発現情報を組み合わせ、この幹細胞系譜がなぜ他の神経幹細胞と異なりニューロン分化ポテンシャルを成体まで維持し続けられるのかを明らかにしたい。
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Research Products
(47 results)
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[Journal Article] Ubiquitination-independent repression of PRC1 targets during neuronal fate restriction in the developing mouse neocortex.2018
Author(s)
Tsuboi, M., Kishi, Y., Kyozuka, W., Koseki, H., Hirabayashi, Y. and Gotoh, Y.
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Journal Title
Dev. Cell
Volume: 47
Pages: 758-772
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Layer-specific heterogeneity of astrocytes and its dependence on neuronal layers.2018
Author(s)
Lanjakornsiripan, D., Pior, B.J., Kawaguchi, D., Furutachi, S., Tahara, T., Katsuyama, Y., Suzuki, Y., Fukazawa, F. and Gotoh, Y.
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Journal Title
Nat. Comm.
Volume: 9
Pages: 1623
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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