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胶细胞与常见的神经润滑细胞分化。神经干细胞在发生早期（增殖周期）和发生的中间增加了数量，不对称分裂产生分化的细胞，例如神经元（神经元分化）。从这种增殖到神经元分化的转移时间是确定神经干细胞的池大小并确定后来产生的细胞数量（然后是大脑的大小）的重要因素。我已经建立了一种新方法，将基因引入增殖神经干细胞。另外，通过使用这种方法，HMGA2（高迁移率AT-HOK2）被发现是从增殖到神经元分化期转化的计时因子候选者（Kuwayama等，2020）。但是，HMGA2有许多未知的分子基础架构。因此，在此期间，HMGA2接近控制染色质结构和基因的机制。首先，免疫沉积物质谱法全面确定了在胎儿大脑新皮层中用HMGA2作用的因素。结果，很明显，HMGA2和其他染色质因子可能相互作用。基于此结果，对生化分析和基因组分析等的分析发现了HMGA2给出的新功能对染色质结构。此外，通过过度现实实验和功能缺乏实验对新发现的HMGA2功能对干细胞命运的影响进行分析。根据到目前为止的结果，有关HMGA2给出的分子基础架构的新知识正在获得染色质结构。这些结果总结了，目前正在发布论文。此外，我们计划进一步研究HMGA2对生命机构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