ショウジョウバエの器官運命転換を制御するエピジェネティック制御機構の解明

阐明果蝇器官命运转换的表观遗传控制机制

基本信息

批准号：
15J03403
负责人：
増子恵太
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

様々な生物が潜在的に持つ細胞運命を転換する性質（分化可塑性）を理解することは、将来の再生医療応用や再生現象の理解に重要である。本研究では、ショウジョウバエにおいて古くから知られる器官レベルの運命転換（決定転換）現象の解析を行った。特に複眼から翅への決定転換を誘導するwinged eye（wge）遺伝子に着目し、器官レベルの運命転換を制御するエピジェネティック制御機構に迫ることを目的とした。前年度までに、ヒストンH3の9番目のリジン残基のメチル化酵素Su(var)3-9がWgeによる決定転換に重要な役割を果たすことを明らかにした。そこで、器官運命転換の分子機構に迫るために、成虫原基組織を用いたトランスクリプトーム解析を行った。その結果、Wgeによる遺伝子制御ネットワークを俯瞰するデータが得られ、さらに、器官運命転換に普遍的に関与する可能性のある興味深い因子群を抽出できた。また、転写抑制的なヒストン修飾を担うSu(var)3-9は、単純にWgeを介した複眼運命抑制などの転写抑制に関わるわけではなく、転換関連遺伝子の発現調節など運命転換が進行する上で重要である可能性が示唆された。加えて、Su(var)3-9が成虫原基組織の分化可塑性に普遍的に関与している可能性を検証するために、人為的な遺伝子操作によらずに決定転換を誘導する実験系を用いた。その結果、組織損傷により誘導される決定転換においても、Su(var)3-9が重要であることが示唆された。以上の結果から、Su(var)3-9を介したヘテロクロマチン制御は通常発生過程における器官形成とは別に、器官運命転換の分化可塑性を保証する役割を担っていることを提唱する。ショウジョウバエの成虫原基決定転換を制御するWgeやSu(var)3-9などのクロマチン因子が進化的に高度に保存されていることは極めて興味深い。

了解各种生物体改变细胞命运的潜在特性（分化可塑性）对于未来再生医学应用和理解再生现象非常重要。在这项研究中，我们分析了果蝇中早已为人所知的器官水平命运转换（决策开关）现象。我们特别关注了翼眼（wge）基因，该基因诱导从复眼到翅膀的决策转换，旨在研究在器官水平上控制命运转换的表观遗传控制机制。去年，我们发现组蛋白 H3 的第 9 个赖氨酸残基的甲基转移酶 Su(var)3-9 在 Wge 诱导的转化中发挥着重要作用。因此，为了研究器官命运转换的分子机制，我们利用成虫盘组织进行了转录组分析。结果，我们获得了 Wge 提供的基因调控网络概述的数据，并且我们还能够提取一组可能普遍参与器官命运转换的有趣因素。此外，负责转录抑制组蛋白修饰的Su(var)3-9并不简单地参与转录抑制如Wge介导的复眼命运抑制，而是参与命运转换的进程，如调节有人认为这可能很重要。此外，为了验证Su(var)3-9普遍参与成象椎间盘组织分化可塑性的可能性，我们开发了一种无需人工基因操作即可诱导决策转换的实验系统。结果表明 Su(var)3-9 在组织损伤引起的决策转换中也很重要。基于上述结果，我们提出，除了正常发育过程中的器官形成之外，Su(var)3-9介导的异染色质调节在确保器官命运转换的分化可塑性方面发挥着作用。非常有趣的是，控制果蝇成虫盘转变的染色质因子（例如 Wge 和 Su(var)3-9）在进化上高度保守。

项目成果

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Organ identity specification factor WGE localizes to the histone locus body and regulates histone expression to ensure genomic stability in Drosophila

器官身份规范因子 WGE 定位于组蛋白基因座并调节组蛋白表达以确保果蝇基因组稳定性

DOI：
10.1111/gtc.12354
发表时间：
2016
期刊：
Genes to Cells
影响因子：
2.1
作者：
Nao Ozawa;Hirofumi Furuhashi;Keita Masuko;Eriko Numao;Takashi Makino;Tamaki Yano;Shoichiro Kurata
通讯作者：
Shoichiro Kurata

winged eye indeces cell fate conversion of Drosophila imaginal disc in concert with a histone methylase

有翼眼与组蛋白甲基化酶共同作用导致果蝇成虫盘的细胞命运转变