神経幹細胞の増殖期からニューロン分化期への転換メカニズムの解明

阐明神经干细胞从增殖期向神经元分化期转变的机制

• 批准号: 21J14115
• 负责人: 桑山 尚大
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14115/
• 关键词: クロマチン; 神経幹細胞

脳を構成するニューロンとグリア細胞は、共通の神経幹細胞から分化する。神経幹細胞は、発生早期に対称分裂することでその数を増やし(増殖期)、発生中期になると非対称分裂によってニューロンなどの分化細胞を産生するようになる(ニューロン分化期)。この増殖期からニューロン分化期への転換タイミングは、神経幹細胞のプールサイズを決定し、のちに産生される細胞の数（ひいては脳の大きさ）を決める重要な要素である。私はこれまでに増殖期神経幹細胞に遺伝子導入を行う新規手法を確立した。さらにこの手法を用いることで、増殖期からニューロン分化期への転換を司るタイマー因子候補としてHmga2(High mobility group AT-hook2)を新たに見出してきた(Kuwayama et al., 2020)。しかしながら、Hmga2が機能する分子基盤はこれまでのところ不明な点が多く残っていた。そこで本期間ではHMGA2がクロマチン構造、及び遺伝子発現を制御するメカニズムに迫った。まず免疫沈降-質量分析法により、胎生期大脳新皮質においてHMGA2と相互作用する因子を網羅的に同定した。この結果、HMGA2と他のクロマチン因子が相互作用している可能性が明らかになった。この結果に基づき、生化学解析やゲノム解析などを組み合わせて解析することにより、HMGA2がクロマチン構造に与える新たな機能を見出した。さらに、この新たに見出したHMGA2の機能が幹細胞運命に与える影響について過剰発現実験や機能欠損実験を行うことで解析を進めている。以上のこれまでの結果から、HMGA2がクロマチン構造に与える分子基盤について新たな知見が得られつつある。これらの成果をまとめ、現在論文投稿中である。また、HMGA2が生体内でゲノム構造に与える影響およびそのメカニズムなどについて、さらなる検討を進める予定である。

构成大脑的神经元和神经元细胞与常见的神经干细胞区分开。神经干细胞在发育的早期阶段（增殖阶段）通过对称分裂增加数量，在中期阶段，它们通过非对称分裂（神经元分化阶段）产生分化的细胞，例如神经元。从增殖到神经元分化的过渡时间是确定神经干细胞池大小并确定后来产生的细胞数量（以及大脑的大小）的重要因素。我已经建立了一种将基因转染到增殖性神经干细胞的新方法。此外，通过使用此技术，HMGA2（高迁移率AT-HOK2）是新发现的，它是控制从增殖阶段到神经元分化阶段过渡的候选计时因素（Kuwayama等，2020）。但是，迄今为止，关于HMGA2功能的分子基础，已经有许多未知数。因此，在此期间，我们探讨了HMGA2调节染色质结构和基因表达的机制。首先，通过免疫沉淀物质光谱法对胎儿新皮层中HMGA2相互作用相互作用。这揭示了HMGA2和其他染色质因子相互作用的可能性。基于这些结果，通过结合生化分析和基因组分析，我们发现了HMGA2为染色质结构提供的新功能。此外，通过过表达和功能缺乏实验，正在分析HMGA2功能对干细胞命运的新发现的影响。上述结果导致有关HMGA2赋予染色质结构的分子基础的新发现。这些结果总结了，目前正在提交。此外，计划进一步研究HMGA2对体内基因组结构及其机制的影响。

项目成果

非ヒストン性クロマチン因子 HMGA2 によるクロマチン凝集と神経幹細胞の運命制御

非组蛋白染色质因子 HMGA2 的染色质聚集和神经干细胞命运调控

• 发表时间: 2022
• 作者: 桑山尚大;岸雄介;鯨井智也;平野里奈;越後谷健太;石黒啓一郎;胡桃坂仁志;後藤 由季子
• 通讯作者: 後藤 由季子

The stem cell factor Hmga2 mediates chromatin compaction and regulates neuronal cell fate,

干细胞因子 Hmga2 介导染色质压缩并调节神经元细胞命运，

• 发表时间: 2022
• 作者: Naohiro Kuwayama;Tomoya Kujirai;Yusuke Kishi;Rina Hirano;Kenta Echigoya;Sugiko Watanabe;Mitsuyoshi Nakao;Yutaka Suzuki;Hitoshi Kurumizaka;Yukiko Gotoh
• 通讯作者: Yukiko Gotoh