器官形成・再生制御システムとしてのコラーゲンの遺伝子発現のフィードバック制御機構

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我々は細胞を囲む細胞外マトリックスの骨格をなすコラーゲンはその立体構造により細胞のコラーゲン遺伝子の発現と増殖とをフィードバック制御をすることを明らかにしてきた。本実験では細胞の位置情報認識応答機構を明らかにするために、I型コラーゲン遺伝子に存在すると考えられる2次元或いは3次元位置情報認識応答配列の解析を行った。ヒトα1(I)鎖遺伝子の上流領域(プロモーター)に第一イントロンの配列をプロモーターの上流、下流、およびレポーター遺伝子であるホタルのルシフェラーゼ遺伝子の下流にin situの遺伝子配列と同じ方向(正方向)或いは逆方向に結合した各種レポーター遺伝子コンストラクトを合成した。これをヒト皮膚線維芽細胞にトランスフェクトした後に細胞を2次元のコラーゲン上または3次元のコラーゲンゲル内で培養後細胞を集め、ルシフェラーゼ活性の測定によりコラーゲン遺伝子の転写活性への影響を調べた。その結果、2次元のコラーゲン上に培養した場合にはin situの遺伝子配列と同様に第一イントロンの配列をプロモーターの下流に正方向に結合したコンストラクトで有意な転写活性促進が検出された。また、3次元のコラーゲンゲル内に培養した場合も第一イントロンの配列をプロモーターの下流に正方向に結合したコンストラクトで有意な転写活性抑制が検出された。これらの結果からヒトI型コラーゲンα1(I)鎖遺伝子の第一イントロンには細胞の周囲の細胞外マトリックスの立体構造を認識し、α1(I)鎖遺伝子の転写を制御する位置情報認識応答配列の存在することが示された。この認識応答配列の解析と転写制御機構を明らかにすることにより形態形成における細胞による位置情報認識応答の分子機構が明らかにできると考えられる。