色素幹細胞をモデルとした幹細胞維持機構の解明

以色素干细胞为模型阐明干细胞维持机制

• 批准号: 17045037
• 负责人: 大沢 匡毅
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17045037/
• 关键词: 幹細胞; 分化; Notchシグナリング; ノツクアウトマウス; 色素細胞; アポトーシス; Bcl2; Notch signaling; 幹細胞; 分化; Notchシグナリング; ノツクアウトマウス; 色素細胞; アポトーシス; Bcl2; Notch signaling

色素前駆細胞および上皮系前駆細胞においてNotchの活性化とその下流分子のHes1遺伝子が発現している事を見出した。これら上皮系におけるNotchシグナル系の役割を知る目的で、色素細胞特異的RBP-Jのコンディショナルノックアウトマウス(cKO)とHes1ノックアウトマウス(KO)を解析した。RBP-J cKOは生直後より毛色が薄い表現型を示し、さらに次の毛周期に生えてきた毛は完全に白髪化していた。このマウス胎児皮膚では色素前駆細胞が減少しており、生後の毛包において色素幹細胞が消失することがわかった。免疫染色から、このマウスでは色素前駆細胞がアポトーシスを起こしていることが分かった。また、これらの色素前駆細胞ではp38 MAP kinaseのリン酸化が亢進しており、RBP-J cKOとp38KOを交配させ得たダブルKOでは色素前駆細胞のアポトーシスが回避された。このことから、色素前駆細胞ではNotchシグナル系とp38 MAP kinaseとのCross talkによって色素前駆細胞のアポトーシス制御がなされていることが示された。一方、Hes1KOでは、上皮前駆細胞が早期分化によって消失することが認められた。マイクロアレー法によりHes1の下流分子を検索したところbHLH転写因子であるAscl2がHes1KOの上皮中で過剰に発現していることが認められた。プロモーターアッセイおよびクロマチン沈降法からHes1がAscl2のプロモーター部位に直接結合することが証明された。また、Ascl2を上皮前駆細胞に強制発現されたトランスジェニックでは、Hes1KOと同様な表現型を呈した。以上のことから、上皮前駆細胞では、NotchシグナルはHes1を介してAscl2の発現を抑制することにより、その未分化性を保持していることが示された。以上のようにNotchシグナル系は2つの異なる上皮系の系譜の細胞に対し、異なった分子的機構を用いて、それらの未分化細胞を維持していることが明らかにされた。

发现其下游分子的Notch活化和HES1基因在色素和上皮祖细胞中表达。为了了解Notch信号系统在这些上皮系统中的作用，分析了有条件的敲除小鼠（CKO）和色素细胞特异性RBP-J的HES1基因敲除小鼠（KO）。 RBP-J CKO的头发颜色比出生后立即表现出较轻，并且在下一个发循环中生长的头发完全变成灰色。发现在这种小鼠胎儿皮肤中降低了色素祖细胞，该色素干细胞消失在产后毛囊中。免疫染色表明，色素祖细胞在该小鼠中是凋亡。此外，这些色素祖细胞增强了磷酸化和双KO，其中RBP-J CKO和P38KO能够交配，避免了色素祖细胞的细胞凋亡。这表明色素祖细胞通过Notch信号系统和p38 MAP激酶之间的串扰来调节凋亡。另一方面，观察到上皮祖细胞由于HES1KO的早期分化而消失。当通过微阵列搜索HES1的下游分子时，发现ASCL2是BHLH转录因子，在Hes1ko的上皮中过表达。启动子测定和染色质沉淀表明HES1直接与ASCL2的启动子位点结合。此外，在ASCL2被迫在上皮祖细胞中表达的转基因中，该表型与Hes1KO相似。从以上表明，在上皮祖细胞中，Notch信号通过通过HES1抑制ASCL2的表达来保留其未分化。如上所述，据表明，Notch信号系统使用不同的分子机制来维持未分化的细胞，用于两种不同上皮线的细胞。