神経幹細胞の維持と分化制御の分子メカニズムの解明

阐明控制神经干细胞维持和分化的分子机制

基本信息

批准号：
13210113
负责人：
中島欽一
金额：
$ 4.61万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

神経幹細胞は発生中期には主にニューロンを、胎生後期から生後にかけてはアストロサイトを含むグリア細胞を産生することが明かとなっている。この神経幹細胞の分化制御には「細胞を取り巻く環境からの外因性シグナル」及び「細胞内在性のメカニズム」の双方が重要であると考えられる。我々はこれまでに、LIFという外因性シグナルが神経幹細胞を含有するマウス胎生14日終脳由来未分化神経上皮細胞のアストロサイトへの分化を誘導することを示してきた。しかし本研究において、本来ニューロンを主に産生する発生中期(胎生11日)の神経上皮細胞は、LIF刺激によりアストロサイトの分化に必須な転写因子STAT3が活性化されるにも関わらずアストロサイトへの分化が誘導されないことが明かとなり、この現象への細胞内在性メカニズムの関与が示唆された。そこでわれわれはこの分子メカニズムの解析を行った。細胞内在性メカニズムとしてDNAメチル化というエピジェネティックなゲノム修飾状態の変化を想定し、アストロサイト特異的タンパク質をコードするGFAP遺伝子プロモーター中のSTAT3認識配列のメチル化状態を検討した。その結果胎生11日の神経上皮細胞ではこのSTAT3認識配列が高度にメチル化されていたのに対し、胎生14日の神経上皮細胞ではメチル化を受けていないことがわかった。実際STAT3はメチル化された認識配列に対する結合能を保持しておらず、胎生11日の神経上皮細胞は例えSTAT3が外因性シグナルによって活性化された場合でも標的遺伝子の転写が誘導されないためにアストロサイトへの分化が生じないことが明かとなった。以上のことは発生の各段階において遺伝子のメチル化状態が変化するという内因性のメカニズムにより、外因性シグナルへの応答性が変化することで神経幹細胞の系譜が制御されるという新規な分化制御機構の一部を解明できたといえる。

已经揭示了神经干细胞在中期阶段主要产生神经元，而含有从胚胎晚期到产后生活的星形胶质细胞的神经胶质细胞。据认为，两个“来自细胞周围环境的外源信号”和“内在机制”对于控制神经干细胞的分化很重要。到目前为止，我们已经表明，一种称为LIF的外源信号诱导了未分化的神经上皮细胞与远导脑细胞中含有神经干细胞成星形胶质细胞的分化。然而，在这项研究中，据揭示了中期开发（胚胎生命的11天）的神经上皮细胞，主要产生神经元，但尽管激活了STAT3激活，但并未诱导分化为星形胶质细胞，这是通过LIF刺激对星形胶质细胞区分的转录因子，这是通过LIF刺激分化的必不可少的。因此，我们分析了这种分子机制。假设DNA甲基化的表观遗传基因组修饰状态是内源性细胞机制的一种机制，我们研究了编码星形胶质细胞特异性蛋白的GFAP基因启动子中Stat3识别序列的甲基化状态。结果表明，第11天，这种STAT3识别序列在神经上皮细胞中被高度甲基化，而在第14天，它在神经上皮细胞中没有被甲基化。外源信号，靶基因的转录未诱导。可以说上述在新型分化控制机制的一部分中已经阐明了，在这种机制中，基因的甲基化状态在发育的每个阶段都会发生变化，这改变了对外源信号的反应性调节神经干细胞的谱系。