血管内皮多様性･活性化原理解明による抗がん/抗血管疾患アプローチ

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26290035
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 南 敬 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (00345141)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 血管生物学 / エピゲノム制御 / 内皮規定性 / がん微小環境 / ダウン症モデル / バイオインフォマティクス / NFAT / ETS 因子

Outline of Annual Research Achievements

VEGF 活性化エピゲノムスイッチの同定と培養細胞での機能解析：培養血管内皮細胞に VEGF 刺激を行い、迅速誘導される転写因子群の制御にはMLL3 のアダプタータンパク PTIP が必要であり、PTIP の N末ドメインと NFATc が結合し、核内移行することで H3K4me3 ヒストン修飾が増大し、転写が開始することが明らかとなった。またこれら急性期誘導転写因子の制御には、H3K27Ac マークが入らず、H3K27me3 とH3K4me3 の抗体の ChIP-reChIP アッセイからも bivalent であることが確認された。
ES 細胞内皮分化系を用いたエピゲノム制御と分化内皮からの reverse differentiation を用いた内皮規定性の同定：ES 細胞ー内皮分化系においては、VEGF 存在下における包括的遺伝子変動と内皮分化前後でのヒストンプロファイルを取得して、論文としてまとめている段階である。また、分化内皮に重要な転写因子 GATA2 と2つの ETS 因子については培養内皮細胞を用いた ChIP-seq と全ゲノム発現アレイが完了し、エピゲノム変化について調べている段階である。この変動ががん微小環境で生じていることを in vivo において解析することを計画している。
ダウン症モデルマウス、がん移植マウスからの内皮細胞培養と臓器血管特異的機能解析：DSCR-1 内皮特異的コンディショナルトランスジェニック（Tg)マウスは低発現のみ産まれること（ホモTg は産まれない）を交配を1年を超えるマウス総数で確認した。NFAT のレギュレーターである DSCR-1 の発現量が厳密に制御される生物学的意義を調べるため、血管分岐パターンや腫瘍新生血管の精製度合いなど in vivo 解析を続ける。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

培養内皮細胞を用いて、内皮規定性を担う転写因子群の包括的 ChIP-seq と制御遺伝子群の網羅的アレイが完了し、内皮規定性の分子機構解明に近づくステップが順調に進んでいる。さらにエピゲノム変動を解析するための FAIRE-seq やヒストン ChIP-seq の準備も問題なく進んでいる。
ダウン症モデルマウスからの主要臓器由来の内皮細胞を単離・培養する技術が安定化し、エピゲノム変化や転写因子発現の違いなどを次に解析する計画が進行している。
VEGF 早期誘導におけるエピゲノム変動解析においては、培養内皮において、実際に bivalent であることが確認出来、さらに急性期転写因子群が一過性の転写誘導で終わる仕組みがH3K36me3 修飾と PRC1 複合体の変化であることも想定外に確認出来た。

Strategy for Future Research Activity

内皮規定性を担う転写因子群をゲノムワイドに同定し、その制御機構をエピゲノム変化の観点からも明らかにすると共に、生じている現象ががん微小環境で反映されることを今後腫瘍 xenografts や転移臓器の血管内皮を用いて解析する。
ダウン症モデルにおいては、DSCR-1 が内皮で feedback 制御を超えて構成的に連続して発現した影響をマウスで調べ、血管新生抑制や炎症抑制作用を常時生じた場合に見られる変化が創薬の観点とどう関わるか、血管新生抑制の副作用について個体レベルで証明する。
VEGF 誘導の転写動態を解明するため、まずは代表的な Egr3 制御解明を推進させるが、Egr3 の第一イントロン領域が転写 ON/OFF スイッチを担う bivalent 修飾を担っているので、この領域を含めた Hprt-locus knock-in マウスを樹立して in vivo での制御確認を行う。
私は今秋に熊本大学に異動し、研究室を新たにセットアップするため、その時期研究活動が遅延することも予想されるが、なるべく迅速に行い、かつ研究推進型の助教選定も円滑に行い異動の影響を少なくする工夫を考えている。

Research Products

• [Journal Article] GATA2 facilitates steroid receptor coactivator recruitment to the androgen receptor complex (2014)
  • Author(s): He, B, Lanz, RB., Fiskus, W, Geng, C, Yi, P, Hartig, SM, Rajapakshe, K, Shou, J, Wei, L, Shah, SS, Foley, C, Chew, SA, Eedunuri, VK, Bedoya, DJ, Feng, Q, Minami, T, Mitsiades, CS, Frolov, A, Weigel, NL, Hilsenbeck, SG. Rosen, DG, Palzkill, T, Ittmann, MM, Song, Y, Coarfa, C, O'Malley, BW, Mitsiades N.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 111 Pages: 18261-6
  • DOI: 10.1073/pnas.1421415111
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genome-wide approaches reveal functional vascular endothelial growth factor (VEGF)-inducible nuclear factor of activated T cells (NFAT) c1 binding to angiogenesis-related genes in endothelium. (2014)
  • Author(s): Suehiro, J.I., Kanki, Y., Makihara, C., Schadler, K., Miura, M., Manabe, Y., Aburatani, H., Kodama, T., and Minami, T*
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 289 Pages: 29044-59
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.555235
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Myocardium-derived angiopoietin-1 is essential for coronary vein formation in the developing heart (2014)
  • Author(s): Arita, Y, Nakaoka, Y, Matsunaga, T, Kidoya, H, Yamamizu, K, Arima, Y, Kataoka-H, T, Ikeoka, K, Yasui ,T, Masaki, T, Yamamoto, K, Higuchi K, Park JS, Shirai M, Nishiyama K, Yamagishi H, Otsu K, Kurihara H, Minami, T, Yamauchi-T, K, Koh, GY, Mochizuki, N, Takakura, N, Sakata, Y, Yamashita, JK,Komuro, I.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 5 Pages: 4552
  • DOI: 10.1038/ncomms5552
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protective effect of the long pentraxin PTX3 against histone-mediated endothelial cell cytotoxicity in sepsis. (2014)
  • Author(s): Daigo, K, Nakakido, M, Ohashi, R, Fukuda, R, Matsubara, K, Minami, T, Yamaguchi, N, Inoue, K, Jiang, SY, Naito, M, Tsumoto, K, and Hamakubo, T
  • Journal Title: Sci signal Volume: 7 Pages: 343 ra88
  • DOI: 10.1126/scisignal.2005522
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PPARβ/δ activation of CD300a controls intestinal immunity. (2014)
  • Author(s): Tanaka, T, Jiang, S., Tsutsumi, S., Inagaki, T., Magoori. K., Higurashi, T., Takahashi, H., Anai, M., Minami, T., Wada, Y., Yokote ,K., Doi, T., Hamakubo, T., Auwerx, J., Gonzalez, F.J., Nakajima, A., Aburatani, H., Naito, M., Shibuya, A., Kodama, T., and Sakai, J.
  • Journal Title: Sci. Rep Volume: 4 Pages: 5412
  • DOI: 10.1038/srep05412
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of endothelial cell-derived angptl2 in vascular inflammation leading to endothelial dysfunction and atherosclerosis progression. (2014)
  • Author(s): Horio E, Kadomatsu T, Miyata K, Arai Y, Hosokawa K, Doi Y, Ninomiya T, Horiguchi H, Endo M, Tabata M, Tazume H, Tian Z, Takahashi O, Terada K, Takeya M, Hao H, Hirose N, Minami T, Suda T, Kiyohara Y, Ogawa H, Kaikita K, and Oike Y*
  • Journal Title: Arterioscler Thromb Vasc Biol. Volume: 34 Pages: 790-800
  • DOI: 10.1161/ATVBAHA.113.303116
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct evidence for pitavastatin induced chromatin structure change in the KLF4 gene in endothelial cells (2014)
  • Author(s): Maejima T, Inoue T, Kanki Y, Kohro T, Kimura H, Tsutsumi S, Yamamoto K, Kawamura T, Mimura I, Suehiro J, Shibata H, Yoshinaka Y, Doi T, Asanuma A, Tanabe S, Tanaka T, Minami T, Hamakubo T, Sakai J, Nozaki N, Aburatani H, Nangaku M, Ruan X, Tanabe H, Ruan Y, Ihara S, Endo A, Kodama T, Wada Y.
  • Journal Title: Plos One Volume: 9 Pages: e96005
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Calcineurin-NFAT activation and DSCR-1 auto-inhibitory loop: how is homoeostasis regulated? (2014)
  • Author(s): Minami T
  • Journal Title: J.Biochem. Volume: 155 Pages: 217-26
  • DOI: 10.1093/jb/mvu006
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genome- and epigenome-wide analysis of endothelial cell activation and inflammation. (2014)
  • Author(s): Minami T
  • Journal Title: Inflammation and Regeneration Volume: 34 Pages: 94-102
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Genome-wide analyses of the endothelial cell activation. (2014)
  • Author(s): Takashi Minami
  • Organizer: International Vascular Biology Meeting (IVBM)
  • Place of Presentation: MIYAKO Messe Kyoto (京都府）
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
  • Invited
• [Book] がん微小環境と標的治療 (2014)
  • Author(s): 南 敬
  • Total Pages: 9
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 網羅解析からの血管研究アプローチ（血管医学） (2014)
  • Author(s): 南 敬 (企画）
  • Total Pages: 80
  • Publisher: メディカルビュー
• [Remarks] VEGF-NFATc1 シグナルの内皮包括的解析
  • URL: http://vb.rcast.u-tokyo.ac.jp