分化した細胞で働く運命維持機構の解明

阐明分化细胞中运作的命运维持机制

基本信息

批准号：
16K07380
负责人：
柴田幸政
金额：
$ 3.16万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞運命維持機構の研究は、個体内の細胞種の多様性を保つ分子基盤の理解に繋がる点で重要である。運命維持機構は幹細胞など未分化な細胞で多くの知見が得られているが、分化した細胞では分化異常と運命維持異常の区別が難しく研究が進んでいない。申請者は、C. elegansの特徴を生かし、分化した細胞でも運命維持機構の研究を可能にした。本研究では新たに単離した運命維持異常変異体を用い、分化した細胞で働く運命維持機構を同定する。研究で得た知見は、多細胞生物の全ての細胞で必要な運命維持機構の理解に貢献する。前年度までに細胞運命維持機構に必要な因子として、ヒストンシャペロンCAF1と、そのCAF1を制御するリン酸化酵素TLK-1を同定している。本年度は、TLK-1によってヒストンH3バリアントH3.3のレベルが調節されており、DNA結合型転写因子をコードする遺伝子座へのH3.3の局在がTLK-1によって有意に制御されていることを明らかにした。また、tlk-1変異によって引き起こされる細胞運命維持異常が、sin-3遺伝子を抑制することでサプレスされることを明らかにした。SIN-3はヒストン脱アセチル化酵素HDACと共に働くことが知られている。そこで、HDACの抑制がtlk-1変異によって引き起こされる細胞運命維持異常を抑圧する可能性を検討したが、そのような結果は得られなかった。しかし、sin-3変異による抑圧は、ヒストンアセチル化酵素MYS-2やアセチル化ヒストン結合タンパク質BET-1に依存していることを見つけている。期間全体としては、分化した細胞で働くTLK-1やCAF1を介した運命維持機構を明らかにし、さらにBET-1はヒストンH2AのバリアントH2A.zのゲノム上の局在に必要なことから、ヒストンバリアントH2A.zとH3.3のバランスが細胞運命の維持に重要であることを明らかにした。

对细胞命运维持机制的研究很重要，因为它有助于了解维持个体内细胞类型多样性的分子基础。尽管人们对干细胞等未分化细胞的命运维持机制已经有了很多了解，但由于很难区分分化异常和命运维持异常，因此在分化细胞中的研究尚未取得进展。申请人利用线虫的特性，使得即使在分化细胞中也能研究命运维持机制。在这项研究中，我们使用新分离的具有异常命运维持的突变体来鉴定在分化细胞中起作用的命运维持机制。这项研究的结果将有助于理解多细胞生物中所有细胞所必需的命运维持机制。去年，我们发现组蛋白伴侣CAF1和调节CAF1的磷酸化酶TLK-1是细胞命运维持机制所必需的因子。今年，我们发现组蛋白H3变体H3.3的水平受到TLK-1的调节，并且H3.3在编码DNA结合转录因子的位点上的定位受到TLK-1的显着调节。我们还发现，tlk-1突变引起的细胞命运维持缺陷可以通过抑制sin-3基因来抑制。已知 SIN-3 与组蛋白脱乙酰酶 HDAC 一起发挥作用。因此，我们研究了HDAC抑制可以抑制Tlk-1突变引起的细胞命运维持缺陷的可能性，但没有获得这样的结果。然而，我们发现sin-3突变的抑制依赖于组蛋白乙酰转移酶MYS-2和乙酰化组蛋白结合蛋白BET-1。总体而言，我们揭示了由 TLK-1 和 CAF1 介导的在分化细胞中起作用的命运维持机制，此外，由于组蛋白 H2A 变体 H2A.z 在基因组上的定位需要 BET-1，因此我们发现组蛋白我们发现变体 H2A.z 和 H3.3 之间的平衡对于维持细胞命运非常重要。