ニューロン分化の過程で協調的に多数の遺伝子発現を制御する機構の解明

阐明神经元分化过程中协调控制多个基因表达的机制

• 批准号: 18J23116
• 负责人: 坂井 星辰
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J23116/
• 关键词: 神経発生; エピジェネティクス; クロマチン; ニューロン; 遺伝子発現制御

マウス大脳新皮質上層ニューロンの分化過程において、遺伝子発現制御に重要であることが知られているエピジェネティック状態がどのようにして変化しているかについて詳細には明らかにされていない。そこで本年度、胎生16日目に神経系前駆細胞から新たに生み出された、将来大脳新皮質上層ニューロンへと分化する細胞群を遺伝子改変マウスを用いて遺伝学的に追跡した。ニューロンは分化過程において短期間のうちに大きく遺伝子発現状態を変化させることが知られている。そこで10x Genomicsのsingle-cell ATAC-seq技術を用い、受精後16日目から20日目までの4日間の初期分化過程における、様々な分化段階の1万個以上の細胞のエピジェネティック状態の変化を解析した。得られた様々な分化段階の大脳新皮質上層ニューロンについて、クロマチン凝集状態の類似度によりクラスタリングし、擬時間解析により各クラスタの分化度を推定することで、1日単位より短い「数時間単位」の分化過程でのクロマチン凝集の変化を観察することに初めて成功した。さらに、遺伝子自体の転写許容状態を反映する「遺伝子コード領域周囲のクロマチン凝集状態」および転写因子の活性化度合を反映する「転写因子結合モチーフのクロマチン凝集状態」の「数時間単位」での推移パターンを網羅的に解析した。そしてこれらの推移パターンの違いに着目することで、生体内での大脳新皮質上層ニューロンの分化過程における転写誘導因子、パイオニア転写因子、転写抑制因子の候補を見出した。

目前尚未详细阐明表观遗传状态（已知对调节基因表达很重要）在小鼠新皮质上层神经元的分化过程中如何变化。因此，今年，我们使用转基因小鼠对一组细胞进行基因追踪，这些细胞是在胚胎第16天由神经系统祖细胞新产生的，并将分化为大脑新皮质上层的神经元。众所周知，神经元在分化过程中在短时间内基因表达发生巨大变化。因此，我们利用10x Genomics的单细胞ATAC-seq技术，研究了受精后第16天到第20天的4天内，在初始分化过程中，超过10,000个处于不同分化阶段的细胞的表观遗传状态的变化。被分析了。将获得的各个分化阶段的新皮质上层神经元根据染色质聚集状态的相似性进行聚类，并通过伪时间分析估计每个聚类的分化程度，从而可以在更短的“几个小时”内进行分析我们第一次成功观察到分化过程中染色质凝聚力的变化。此外，反映基因本身转录允许状态的“基因编码区周围染色质浓缩状态”的变化，以及反映转录因子结合基序的染色质浓缩状态的变化我们在几个小时内全面分析了转录因子激活的模式。通过关注这些转变模式的差异，我们在体内上新皮质神经元的分化过程中找到了转录诱导子、先锋转录因子和转录抑制子的候选者。

项目成果

ニューロン分化期に多数の遺伝子の発現を制御する機構の解析

神经元分化过程中控制多种基因表达的机制分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 神野 克也;綱島 健太;竹内 駿;藤元 佳与;堺 健司;紀和 利彦;塚田 啓二;Takeru Kurakami;坂井 星辰,岸 雄介,後藤 由季子
• 通讯作者: 坂井 星辰,岸 雄介,後藤 由季子