ES融合細胞を用いた体細胞核の初期化機構

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Nanogはホメオドメインをもつ転写因子で未分化性維持に必須の役割を果たすことが遺伝子欠損実験から明らかになっている。Nanogは転写開始点上流のOctamer/Soxエレメントに結合するOct4やSox2等の因子により未分化細胞に特異的な発現を制御されると考えられている。しかし、Nanog蛋白質の働く仕組みや機能調節機構は手つかずのまま残された問題である。我々は、ウエスタンブロット解析の結果からNanogの分子量はDNA塩基配列から予測されるものよりも大きく、翻訳後修飾を受けていることを明らかにしてきた。フォスファターゼ(脱リン酸化)処理により、Nanogの分子量が大幅に減少することから、高度にリン酸化された蛋白質であることが示された。NanogのN-末端にはセリン残基が集積しているが、それぞれをアラニン残基と置換することでリン酸化セリン残基を同定した。また、これらの恒常的低リン酸化Nanogに加え、セリン残基をグルタミン酸に置換した恒常的高リン酸化Nanogを作製し機能解析を試みた。これらの実験から、NanogのG2後期〜M期のリン酸化はCdk1リン酸化キナーゼによってもたらされることが明らかになった。しかし、Nanogタンパク質の細胞内局在、特異的DNA配列への結合能、ES細胞の分化誘導などの詳細な実験においても、正常Nanog,低リン酸化Nanogおよび高リン酸化Nanogの間で明らかな機能的違いを見いだすことができなかった。我々は、ES細胞との細胞融合によるゲノム再プログラム化により体細胞由来のNanog遺伝子が正常に機能するかを明らかにするために、Nanog遺伝子を運ぶES細胞由来の第6番染色体を融合細胞核から選択的に取り除いてみた。その結果、再プログラム化された体細胞由来のNanogは、ES細胞のNanogと同等に機能し、融合細胞の未分化性維持に必要十分な役割を果たすことを明らかにした。