分化、脱分化時の細胞におけるレトロトランスポゾン因子の役割

逆转录转座子因子在细胞分化和去分化过程中的作用

• 批准号: 10F00782
• 负责人: CARNINCI Piero
• 金额: $ 1.54万
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00782/
• 关键词: ランスクリプトミックス; 幹細胞; レトロトランスポゾン; 非コードRNA; transcriptomics; non-coding RNA; retrotransposons; stem cells; pluripotency; 多能性; 肝細胞; ncRNA

多能性状態に特異的な非翻訳RNA(ncRNA)を同定すべく、特に核・レトロトランスポゾン由来の転写物に着目し、幹細胞の非翻訳トランスクリプトームを包括的にプロファイルした。LTR由来転写物がヒト・マウス幹細胞の核トランスクリプトームの複雑さに重要な役割を果たし、多能性と関連していることを証明。幹細胞の活性プロモーターの包括的プロファイルに加え、未解明だった哺乳類幹細胞内でのレトロトランスポゾン由来転写物の役割を明らかにした。方法:第一に高度ハイスループット・トランスクリプトミクス技術を用い、核・細胞質内のポリアデニル化RNA・非ポリアデニル化RNAの分析に基づき、代表的なヒト・マウス幹細胞の非翻訳トランスクリプトームを大規模プロファイルした。幹細胞とiPS細胞を含むマウスとヒトの多能性細胞株11株を使用。第二段階では第一段階で同定した幹細胞に特異的な新規ncRNAが多能性の遺伝子制御に直接及ぼす影響をテストすべく、150組の候補について機能喪失・機能獲得実験を行った。予定期間内にトランスクリプトミクス・データを作成。バイオインフォマティクス分析も完了。分化細胞よりも幹細胞で活発なプロモーターの分析から、核トランスクリプトームが従来知られていた以上に複雑であることが判明。特にマウスとヒトのデータセットで同定された幹細胞内で発現上昇している全CAGEクラスターのうち、それぞれ46%(8,873)と30%(3,043)は幹細胞に特異的な新規転写物の可能性がある。これらのRNAは主に核内にあり、mRNAより発現レベルが低く、比較的短い。その上、偶然よりも高い頻度で特定のレトロトランスポゾン因子に由来している。機能喪失実験からのデータは、iPS細胞内でBGLII、RLTR9E、RLTR17マウス因子からのLTR関連転写物がノックダウンされている場合、既知の幹細胞性マーカー遺伝子Nanogの発現が大幅に影響を受けることを示唆。上記の結果は、多能性の制御における、これらの転写物の明確な役割を示している。結論:幹細胞の包括的トランスクリプトーム・プロファイルから、核の複雑性が予想以上に高いことが判明。その大半がタンパク質をコードしないレトロトランスポゾン関連転写物からなり、一部は制御領域の産物であった。本研究は多能性維持の制御におけるレトロトランスポゾン因子の主要な役割を解明。我々の知る限り、他の細胞経路について、反復因子が遺伝子制御にこれほど大きく貢献していることを証明した例はない。

为了鉴定具有多能状态的非翻译RNA（NCRNA），我们全面介绍了干细胞的未翻译转录本，重点是核逆转录跨座子源性转录组。它表明，LTR衍生的转录本在人和小鼠干细胞中核转录组的复杂性中起重要作用，并且与多能性有关。除了干细胞的活性启动子的全面概况外，我们还揭示了乳腺干细胞中逆转录盆地衍生的转录物的作用，哺乳动物干细胞中尚未阐明。方法：首先，使用先进的高通量转录组技术，基于对核和细胞质中的聚腺苷酸化和非丙二烯基化RNA的分析，对代表性人和小鼠干细胞的未翻译转录组进行了大规模介绍。 11使用了含有干细胞和IPS细胞的鼠和人多能细胞系。在第二阶段，在150对候选物上进行了功能丧失和功能实验的增益，以测试针对第一阶段在第一阶段鉴定出的对多能基因调节的新型NCRNA的直接影响。在计划期间创建转录组数据。生物信息学分析也已完成。对干细胞中比分化细胞更活跃的启动子的分析表明，核转录组比以前所知的更为复杂。在干细胞中升高的总笼子簇中，特别是在小鼠和人数据集中鉴定的，分别为46％（8,873）和30％（3,043），可能是新型干细胞特异性转录本。这些RNA主要在核中，其表达水平低于mRNA，并且相对较短。此外，它以比偶然的频率更高的特定逆转录座子因子得出。来自功能丧失实验的数据表明，当来自BGLII，RLTR9E和RLTR17小鼠因子因IPS细胞中的LTR相关转录本而被LTR相关的转录本显着影响。以上结果表明，这些转录本在多能性的调节中起着独特的作用。结论：干细胞的全面转录组谱显示核复杂性高于预期。它们中的大多数由不编码蛋白质的逆转座子相关的转录本组成，其中一些是调节区域的产物。这项研究阐明了逆转座子因子在多能维持的调节中的主要作用。据我们所知，没有其他细胞途径证明重复因素对基因调节有很大贡献。

项目成果

Implication of retrotransposons and non-coding transcripts on the regulation of pluripotency

逆转录转座子和非编码转录本对多能性调节的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: Louvet E;Silberberg Y;Murata K;Suzuki Y;Takahashi H;Kumeta M;Takeyasu K;小田俊理;Alexandre Fort
• 通讯作者: Alexandre Fort