メチル化DNA結合タンパク質群による神経系細胞可塑性制御機構の解析

甲基化DNA结合蛋白对神经系统细胞可塑性的控制机制分析

基本信息

批准号：
17024041
负责人：
中島欽一
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

神経幹細胞からニューロンやアストロサイトなどへの分化は発生段階依存的に起こる。研究代表者は胎生中期神経幹細胞がアストロサイトへと分化しないのはアストロサイト特異的遺伝子(例えばGFAP)プロモーター中の転写因子STAT3結合配列がメチル化されているためであり、発生進行に伴いこれが脱メチル化を受けアストロサイト分化能を獲得することをこれまでに示している。しかしこの部位が脱メチル化された胎生後期・成体の神経幹細胞からもニューロンは産出され、STAT3活性化条件下で培養してもニューロンとして存在し続けることから、未知の細胞分化可塑性制限メカニズムの存在が予想された。そこで研究代表者は、メチル化DNAに結合し転写抑制因子として機能するタンパク質群(MBDs)が、神経系ではニューロンでのみ発現していることに着目した。また予備的実験を行った全ての神経系細胞種においてGFAP遺伝子のexon1が高メチル化されており、この領域がMBDsの結合標的となる可能性が示唆された。以上の考察や結果に基づき、胎生後期あるいは成体神経幹細胞にMBD群の一つであるMeCP2を発現させたところ、通常見られるSTAT3活性化サイトカイン刺激によるGFAP遺伝子の発現誘導が阻害された。この際、MeCP2が高度にメチル化されたGFAP遺伝子のexon1に結合する事も確認された。さらにMeCP2による発現抑制はGFAP以外のアストロサイト特異的遺伝子S100-βにおいても見られた。またMeCP2とは別のMBDsであるMBD1についても同様の作用が見られたことから、胎生後期・成体の神経幹細胞から分化したニューロンにおていは、MBDsが重複した機能をもってアストロサイトへの分化転換を制限しているものと推察された(投稿準備中)。

神经干细胞分化为神经元、星形胶质细胞等以发育阶段依赖性方式发生。主要研究者认为，中胚神经干细胞不分化为星形胶质细胞的原因是星形胶质细胞特异性基因（例如GFAP）启动子中的转录因子STAT3结合序列被甲基化，并且随着发育的进展而被去除。先前的研究表明，它经历甲基化并获得分化为星形胶质细胞的能力。然而，神经元也是由晚期胚胎和成体神经干细胞产生的，其中该位点被去甲基化，即使在 STAT3 激活条件下培养，它们仍然以神经元的形式存在，这表明存在限制细胞分化可塑性的未知机制。预期的。主要研究人员关注的事实是，一组与甲基化 DNA 结合并充当转录抑制因子的蛋白质 (MBD) 仅在神经系统的神经元中表达。此外，在进行初步实验的所有神经系统细胞类型中，GFAP 基因的外显子 1 均高度甲基化，表明该区域可能是 MBD 的结合靶点。基于上述考虑和结果，当MBD组的成员MeCP2在胚胎晚期或成体神经干细胞中表达时，由正常观察到的STAT3激活细胞因子刺激诱导的GFAP基因表达的诱导受到抑制。此时，还证实MeCP2与GFAP基因的高度甲基化的外显子1结合。此外，除了 GFAP、S100-β 之外，还观察到星形胶质细胞特异性基因受到 MeCP2 的表达抑制。 MBD1（一种不同于 MeCP2 的 MBD）也观察到了类似的效果，表明在由晚期胚胎和成体神经干细胞分化的神经元中，MBD 具有冗余功能并参与转分化为星形胶质细胞（准备后）。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of functional human embryonic stem cell-derived neurons in mouse brain

DOI：
10.1073/pnas.0509315102
发表时间：
2005-12-20
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Muotri, AR;Nakashima, K;Gage, FH
通讯作者：
Gage, FH