神経幹細胞における非同期的遺伝子発現振動の役割とその制御機構の解明

阐明异步基因表达振荡在神经干细胞中的作用及其控制机制

• 批准号: 22K15210
• 负责人: 塚本 聡美
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15210/
• 关键词: 神経幹細胞; 遺伝子振動発現; 神経・脳発生; 細胞間コミュニケーション; 振動発現; 非同期性

転写因子Hes1は、神経幹細胞において、2-3時間周期で振動的に発現し、この振動的発現は、細胞間で非同期的であることが知られる。Hes1の非同期的発現は現象として興味深い一方で、その細胞ごとに固有な振動は、長年、下流遺伝子の探索を困難としてきた。本研究は、「神経幹細胞におけるHes1振動発現の非同期性」に関わる新規遺伝子の抽出とその意義を探るべく実施しているものである。今年度は、培養神経幹細胞において、光遺伝学的ツール（hGAVPO-Hes1）を用いてHes1遺伝子の同期的な振動発現を誘導し、RNA-seq解析を実施した。その結果、Hes1依存的に発現が変化する候補遺伝子群が抽出された。その中には、細胞間コミュニケーション関連（細胞間シグナル伝達関連因子、細胞接着因子等）の新規遺伝子群が、多数含まれていることがわかった。よって、これらの遺伝子が、Hes1の下流で機能し、神経幹細胞における細胞間連絡の時間的な制御を行なっている可能性が示唆された。今後は、今年度抽出された遺伝子群の遺伝子改変細胞株（神経幹細胞やマウスES細胞など）を作成し、新規因子が、Hes1の非同期的振動や神経幹細胞の機能に、どのような影響を与えるかを検証する。それにより、Hes1の非同期的振動の神経・脳発生における意義に迫る。

转录因子Hes1在神经干细胞中以2-3小时的周期振荡表达，并且已知这种振荡表达在细胞之间是异步的。虽然 Hes1 的异步表达是一个有趣的现象，但其细胞特异性振荡长期以来使寻找下游基因变得困难。本研究旨在提取与“神经干细胞Hes1振荡表达异步”相关的新基因并探讨其意义。今年，我们使用光遗传学工具（hGAVPO-Hes1）诱导培养的神经干细胞中Hes1基因的同步振荡表达，并进行RNA-seq分析。结果，提取了一组以Hes1依赖性方式表达变化的候选基因。结果发现，其中包含了许多与细胞间通讯相关的新基因组（细胞间信号转导相关因子、细胞粘附因子等）。因此，有人认为这些基因可能在 Hes1 下游发挥作用，并暂时控制神经干细胞中的细胞间通讯。未来我们将基于今年提取的基因创建转基因细胞系（神经干细胞、小鼠ES细胞等），并研究新的因素将如何影响Hes1的异步振荡和神经干的功能验证是否有细胞。通过这样做，我们将探索 Hes1 异步振荡在神经元和大脑发育中的重要性。