コリン作動性神経の機能獲得に関するエピジェネティック制御機構の解明

阐明与胆碱能神经元功能获得相关的表观遗传控制机制

基本信息

批准号：
10J05975
负责人：
相澤修
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Nihon University
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 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

コリン作動性神経において、神経伝達物質であるアセチルコリンの生合成は、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)により触媒されることから、ChAT遺伝子およびタンパク質の発現は、コリン作動性神経機能獲得の最も特異的な指標として認められている。昨年度までの研究において、ChAT遺伝子の発現は、そのプロモーター領域におけるヒストンアセチル化修飾により制御されることを示した。今年度は、さらに詳細な機構を探るため、いずれのヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)が、ChAT遺伝子の発現制御に関与するかについて、前年度と同様にNG108-15細胞を用いて検討した。未分化細胞に対するクラスIIa特異的阻害剤処理により、ChAr遺伝子発現が増加した。また、ジブチリルcAMPによって誘起される神経分化過程におけるHDACの発現を解析した結果、クラスIIaファミリーに属するHDAC9が遺伝子およびタンパク質レベルで顕著に減少した。さらに、分化誘導後の細胞においては、ChAT遺伝子プロモーター領域からHDAC9タンパク質が解離することを確認した。加えて、未分化細胞に対してHDAC9特異的siRNAを導入することにより、ChAT遺伝子発現が増加することを確認した。以上の結果から、未分化NG108-15細胞におけるChAT遺伝子は、プロモーター領域近傍のヒストンタンパク質がHDAC9により脱アセチル化された状態となり、その転写は抑制される。また、細胞外からの分化誘導刺激により、HDAC9がプロモーター領域から解離し、高アセチル化状態となることでChAT遺伝子発現が活性化され、機能的なコリン作動性神経へと分化することが示された。これらの成果は、神経伝達物質表現型獲得機構の解明に貢献すると考えられる。

在胆碱能神经中，神经递质乙酰胆碱的生物合成是由胆碱乙酰转移酶（ChAT）催化的，因此ChAT基因和蛋白的表达是获得胆碱能神经功能的最特异的机制，被认为是重要的指标。在我们去年的研究中，我们发现 ChAT 基因的表达是通过其启动子区域的组蛋白乙酰化修饰来调节的。今年，为了探索更详细的机制，我们与去年一样，使用 NG108-15 细胞研究了哪种组蛋白脱乙酰酶 (HDAC) 参与调节 ChAT 基因表达。 IIa 类特异性抑制剂处理未分化细胞增加了 ChAr 基因表达。此外，分析二丁酰cAMP诱导的神经元分化过程中HDAC的表达，结果发现属于IIa类家族的HDAC9在基因和蛋白质水平上显着降低。此外，我们证实分化诱导后的细胞中HDAC9蛋白从ChAT基因启动子区解离。此外，我们证实，通过将HDAC9特异性siRNA引入未分化细胞中，ChAT基因表达增加。由以上结果可知，未分化NG108-15细胞的ChAT基因中，启动子区域附近的组蛋白被HDAC9脱乙酰化，其转录受到抑制。此外，研究表明，在细胞外分化诱导刺激下，HDAC9 从启动子区域解离并变得高度乙酰化，激活 ChAT 基因表达并分化为功能性胆碱能神经元 Ta。这些结果有望有助于阐明神经递质表型获得的机制。