大脳皮質形成を制御するＤＮＡメチル化酵素ＤＮＭＴ１の新規作用機序の解明

大脳皮質形成過程において神経幹細胞は、発生段階依存的にその分化性質を変化させ、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトを順次産生してく。このような発生段階依存的な神経幹細胞の分化性質の変化が、エピジェネティクス機構により厳密に制御されていることが示唆されているが、その作用機序には不明な点が多い。申請者はエピジェネティクス修飾の一つであるDNAメチル化を担うDNAメチル化酵素DNMT1に着目して、大脳皮質形成過程の神経幹細胞の分化制御機構解明に迫った。これまでに、DNMT1がニューロン産生期において神経幹細胞のアストロサイトへの早期分化をDNAのメチル化を介して抑制していることが明らかとなっていた。これに加えて申請者は、本研究課題を通して、DNMT1がアストロサイト産生期ではニューロンへの分化を抑制しており、その作用がDNMT1のDNAメチル化活性非依存的な機構で行われていることを示唆する結果を得た。質量分析装置を用いたDNMT1の相互作用解析の結果、DNMT1がアストロサイト産生時期特異的にニューロン分化抑制因子であるRE1-Silencing Transcription factor（REST）と相互作用することが得られた。マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析の結果、アストロサイト産生時期の神経幹細胞へのDNMT1のノックダウンにより発現上昇した遺伝子群には、多くのREST標的遺伝子が含まれていることが示された。これは、DNMT1が時期特異的にRESTと相互作用することでRESTの標的遺伝子の発現を抑制していること示唆しており、これによりニューロン分化を抑制していると考えられる。以上の解析を通して、DNMT1は大脳皮質形成過程の各時期において神経幹細胞の分化制御に重要な役割を担っており、発生過程依存的な神経幹細胞の分化制御に貢献していることを得ることができた。

大脳皮質形成過程において神経幹細胞は、発生段階依存的にその分化性質を変化させ、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトを順次産生してく。このような発生段階依存的な神経幹細胞の分化性質の変化が、エピジェネティクス機構により厳密に制御されていることが示唆されているが、その作用機序には不明な点が多い。申請者はエピジェネティクス修飾の一つであるDNAメチル化を担うDNAメチル化酵素DNMT1に着目して、大脳皮質形成過程の神経幹細胞の分化制御機構解明に迫った。これまでに、DNMT1がニューロン産生期において神経幹細胞のアストロサイトへの早期分化をDNAのメチル化を介して抑制していることが明らかとなっていた。これに加えて申請者は、本研究課題を通して、DNMT1がアストロサイト産生期ではニューロンへの分化を抑制しており、その作用がDNMT1のDNAメチル化活性非依存的な機構で行われていることを示唆する結果を得た。質量分析装置を用いたDNMT1の相互作用解析の結果、DNMT1がアストロサイト産生時期特異的にニューロン分化抑制因子であるRE1-Silencing Transcription factor（REST）と相互作用することが得られた。マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析の結果、アストロサイト産生時期の神経幹細胞へのDNMT1のノックダウンにより発現上昇した遺伝子群には、多くのREST標的遺伝子が含まれていることが示された。これは、DNMT1が時期特異的にRESTと相互作用することでRESTの標的遺伝子の発現を抑制していること示唆しており、これによりニューロン分化を抑制していると考えられる。以上の解析を通して、DNMT1は大脳皮質形成過程の各時期において神経幹細胞の分化制御に重要な役割を担っており、発生過程依存的な神経幹細胞の分化制御に貢献していることを得ることができた。