肢芽におけるホメオボックス遺伝子発現制御機構の解析

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肢芽ではHoxa-13は予定自脚領域、Hoxa-11は予定軛脚領域で特異的発現している事を明らかにしている。Hoxa-11とHoxa-13についてはHoxa-13発現が肢芽先端部で強まるとその領域でのHoxa-11遺伝子発現が完全に抑制される事が観察された。このことからHOXA-13タンパク質によるHoxa-11遺伝子発現抑制機構があることが推測された。我々はHOXA-13タンパク質の標的遺伝子をクロマチン免疫沈降法で分離しようと試みているが、この過程で、Hoxa-11が濃縮されていることが判った。我々はin vitroでのDNA結合実験によりHoxa-11遺伝子の5,領域、イントロン、3'非翻訳領域にHOXA-13ホメオドメインの結合領域を見いだしている。この様な事実から我々はHoxa-11とHoxa-13の排他的な発現はHOXA-13タンパク質によるHoxa-11遺伝子の転写抑制によるものではないかと推論した。この可能性を証明するために、培養細胞系を用いたトランジエントトランスフェクション系でのHoxa-11/レポーター遺伝子発現に対するHOXA-13タンパク質の作用について解析を行った。細胞は、培養系において未分化状態を保っているマウスの奇形腫細胞P19を用いた。様々なサイズのニワトリHoxa-11ゲノムDNA断片において、mRNAコーディング領域5'非翻訳部分にレポーターのルシフェラーゼ遺伝子を挿入し、これをレポーター遺伝子としてHoxa-13強制発現系とともにP19に導入した。最も広いHoxa-11領域を含むレポーター遺伝子はHoxa-11の上流5kb、mRNAコーディング領域、イントロン、下流約1kbを持っているが、このレポーター遺伝子の発現はHOXA-13タンパク質によってコントロールの20%にまで低下した。この様な転写抑制作用はHOXA-11によっては引き起こされなかった。様々なレポーター遺伝子構築を行ってHOXA-13タンパク質の作用部位を調べたところ、Hoxa-11遺伝子の5'上流約1kb領域にまで限定できた。これらのことからHoxa-11遺伝子の5'上流部分にはHOXA-13転写抑制的に作用する部位があることが示され、HOXA-13タンパク質によるHoxa-11転写抑制機構があることが示唆された。