実験医学 2012年11月号 Vol.30 No.18

受精卵から多様な組織を造り出す 発生のエピジェネティクス

プログラム因子・リプログラム因子による組織可塑性の制御と生殖工学・再生医療

  • 竹内 純/企画
  • 2012年10月19日発行
  • B5判
  • 131ページ
  • ISBN 978-4-7581-0089-2
  • 定価:2,000円+税
  • 在庫:なし
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《企画者のことば》

受精し1つの命が生まれ,組込まれた遺伝プログラムに従って形作りを行っていくうえで,組織特異的に発現する転写因子群を中心としたgeneticなアプローチのみでは説明がつかない現象が明らかになってきた.それは,器官形成後,各々の臓器は環境変化に適応(adaptation)すべく機能を変化させ,再構築(remodel)すべく形も変化させ,双方をくり返して生命活動の維持をしているからである.また逆に,発生過程においても成体組織においても外界のシグナルや転写因子の作用に簡単に応答しないようなシステムも存在する.このような能力を高める因子がエピジェネティック因子群である.本特集では,このような疑問をエピジェネティック因子に着目することから理解をめざす研究を紹介したい.

1つの受精卵がどのように多様な組織を作り出すのか?生物の発生の根本原理である組織可塑性の制御と,生殖工学・再生医療への応用まで,エピジェネティクス研究の最前線を紹介.

目次

特集

受精卵から多様な組織を造り出す 発生のエピジェネティクス
プログラム因子・リプログラム因子による組織可塑性の制御と生殖工学・再生医療
企画/竹内 純
エピジェネティクスで組織可塑性を理解する【竹内 純】
受精し1つの命が生まれ,組込まれた遺伝プログラムに従って形作りを行っていくうえで,組織特異的に発現する転写因子群を中心としたgeneticなアプローチのみでは説明がつかない現象が明らかになってきた.それは,器官形成後,各々の臓器は環境変化に適応(adaptation)すべく機能を変化させ,再構築(remodel)すべく形も変化させ,双方をくり返して生命活動の維持をしているからである.また逆に,発生過程においても成体組織においても外界のシグナルや転写因子の作用に簡単に応答しないようなシステムも存在する.このような能力を高める因子がエピジェネティック因子群である.本特集では,このような疑問をエピジェネティック因子に着目することから理解をめざす研究を紹介したい.
ポリコーム群によるヒストン修飾を介した発生分化制御【遠藤充浩/古関明彦】
ポリコーム群遺伝子産物は複合体を形成してゲノム上の特定部位に結合し,近傍の遺伝子の転写抑制にかかわるクロマチン制御因子である.ポリコーム複合体はヒストン修飾活性をもち,数多くの遺伝子の転写制御を介して,さまざまな生命現象において重要な役割を果たしている.本稿ではポリコーム群によるヒストン修飾を介したエピジェネティックな転写抑制のしくみを解説し,細胞分化や発生現象における役割を紹介する.
X染色体不活性化:RNAによるエピジェネティックな発生制御【酒田祐佳/佐渡 敬】
トランスクリプトーム解析の結果,さまざまな生物種で予想外に多くのlncRNA(long non-coding RNA)が存在することが明らかになったが,それらの意義については生物学的機能の有無を含め研究が十分に進んでいるとはいいがたい.しかし,一部のものについては発生・分化過程におけるクロマチンのエピジェネティック制御に重要な役割を果たすことが知られている.哺乳類のメスにおけるX染色体不活性化に不可欠なXist RNAはその代表で,生物学的機能が明らかにされている数少ないlncRNAの1つである.本稿では,Xist RNAの機能について,進化的な側面にもふれつつ,最新の知見を紹介する.
精子形成のエピジェネティック制御機構【牧野吉倫/岡田由紀】
精子は体細胞型クロマチンをもつ幹細胞を起源とし,非常にダイナミックなジェネティック/エピジェネティック変化を経て,最終的にはヒストンが脱落し成熟に至る.精子形成におけるエピゲノム研究の歴史は古いが,現在でも新しい知見が次々と報告されており,特に最近は遺伝や進化にかかわる現象に注目が集まっている.「細胞内記憶」であるエピジェネティックマークが,世代を越えて維持される分子機構や,疾患との関連の解明が今後の課題である.
心臓発生と心疾患のエピジェネティクス【中村 遼/塚原由布子/竹内 純】
分子生物学を用いた心臓転写因子の理解により,心臓発生研究や先天性心疾患研究は大いに進歩した.しかしながら,さらに転写因子のみでは説明のできない疑問,解き明かせない部分も生じてきた.最近の研究によって,エピジェネティック因子は時期・領域特異的に機能しているだけでなく,特定の転写因子と協調的に作用することで細胞運命決定や細胞可塑性,心臓特異的転写因子群が原因となる心疾患重篤化に関与していることが明らかになってきた.エピジェネティック因子こそが,発生学と再生医学との橋渡しとなり,両者の間にある未解決な課題を解決すると考えられる.本稿では,心臓発生におけるエピジェネティック因子の重要性と心疾患との関連性について最新の知見を交えて紹介したい.
エピジェネティックな神経幹細胞制御と脊髄損傷治療への応用【上薗直弘/松田泰斗/中島欽一】
脊髄損傷が起こると,挫滅損傷により損傷部のニューロン,アストロサイト,オリゴデンドロサイトの細胞死がひき起こされる.さらに,免疫細胞の浸潤およびサイトカイン産生により損傷部周辺の細胞までもが死に至る.そのため,一度破壊された中枢神経回路は再生せず,脊髄損傷の根治は困難であると考えられてきた.神経幹細胞はニューロン,アストロサイト,オリゴデンドロサイトへの多分化能を有した細胞であり,その分化は細胞内在性プログラムであるエピジェネティクスと細胞外因子の協調作用によって厳密に制御されている.近年,この神経幹細胞を用いた移植治療が脊髄損傷治療に有効であることが示されはじめた.
時期特異的クロマチンアクセス領域の検出【野村征太郎/油谷浩幸】
転写制御因子のDNAへの接近しやすさ(chromatin accessibility)はヌクレオソームの配置やクロマチンの高次構造により制御されており,アクセスしやすい領域ではヌクレオソームが除去されるなどクロマチンリモデリングが生じており,プロモーター,エンハンサー,インスレーターなどゲノム機能を制御する領域を検出できる.DNaseⅠ消化あるいは物理的に分解されやすいゲノム領域に由来するDNA断片を次世代シークエンサーによって配列決定することによって,細胞ごとにクロマチンアクセスが起こりやすい領域を検出できる.本稿では脂肪細胞分化,心筋細胞分化誘導時に生じるクロマチンアクセス領域が変動することを時系列で観察することにより,分化制御因子の同定について解説する.

Update Review

アクチン研究の最新動向 ―構造から調節,恒常性,可視化,モデリングまで【山城佐和子/圓岡真宏/水野裕昭/渡邊直樹】

トピックス

カレントトピックス
視交叉における視神経の交叉投射の分子機構【桑島孝明/櫻井 武/Carol Mason】
Cryptochrome タンパク質に作用する化合物を用いた概日時計および糖新生の調節【廣田 毅/Steve A. Kay】
造血幹細胞の幹細胞性維持と白血病発症における抑制性受容体の働き【海川正人/Cheng Cheng Zhang】
Rif1タンパク質はヒトゲノム複製タイミングドメインを決定する【山崎聡志/正井久雄】
Wntシグナルによる造血幹細胞の静止状態と活性化の制御【杉村竜一】
News & Hot Paper Digest
生細胞1個の質量変化を測る【若本祐一】
システムズ薬理学を用いた次世代創薬【西村有平/田中利男】
交感神経主導によるリンパ球ホーミングの概日リズム【向山洋介】
インフラマソームを制御するリン酸化酵素【肥田重明 】
NLRファミリーの変わり者は,自然免疫より獲得免疫に大事?【熊ノ郷 淳】
米国のHIV/AIDS蔓延阻止に向けた取り組み【MSA Partners】

連載

クローズアップ実験法
新規抗FLAG抗体2H8の活用法―既存抗体との親和性,特異性,認識能の比較【佐々木文之/横溝岳彦】
Bench to Clinic ~研究室と明日の医療をつなぐパイオニアたちの挑戦
患者自身の細胞を使ってつくる再生医療製品の開発【畠 賢一郎】
ラボレポート ―独立編―
独立体験談:スイスにて ―University of Bern【名越絵美】
Opinion ―研究の現場から
研究テーマ引継ぎ ―現場からみた3つの提言【豊田 優/久保田佐綾/松原惇高】

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