血液細胞分化におけるエピジェネティックな遺伝子発現制御

血细胞分化中的表观遗传基因表达调控

基本信息

批准号：
06F06465
负责人：
仲野徹
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06465/
关键词：
転写因子エピジェネティック遺伝子発現制御細胞分化造血

项目摘要

GATA-1は、赤血球・巨核球・好酸球の分化に必須な転写因子であるが、これらの細胞の分化を制御している機構は未だ不明な点が多い。我々は、マウス胚性幹細胞(ES細胞)からの試験管内血液細胞分化誘導法(OP9システム)と外来性遺伝子発現法(TET-Offシステム)、及びGATA-1欠損ES細胞株を用いて、GATA-1の発現量を完全にコントロールできるシステムを構築し、GATA-1の機能解析を行った。ES細胞をOP9システムにより分化誘導すると、3〜5日目付近では中胚葉系細胞へと分化する。我々は、GATA-1欠損ES細胞を5日間分化誘導後、外来性GATA-1を発現させることにより、その後の好中球産生が大幅に増加することを見出した。一方、野生型ES細胞を分化誘導後、外来性GATA・1を発現させた場合、及びGATA-1欠損ES細胞を3日間分化誘導後、外来性GATA-1を発現させた場合では、好中球産生増加は誘導されなかった。さらに、GATA-1欠損ES細胞へ相同組み替えによりloxP配列で挟まれたGATA-1遺伝子を戻した場合、外来性GATA-1による好中球増加は認められなくなること、Creを用いてGATA-1の再欠損を誘導すると、再び外来性GATA-1による好中球増加が認められることが明らかとなった。これらの結果、及び野生型ES細胞では分化誘導3日目から内在性GATA-1が発現することから、分化誘導3〜5日目の中胚葉系細胞においてGATA-1は、血液細胞分化後の好中球の細胞増職に影響を与えているものと考えられた。そこで、野生型ES細胞とGATA-1欠損ES細胞から5日間分化誘導した細胞から中胚葉系細胞(FLK-1陽性細胞)をセルソーターにより単離し、外来性GATA-1の過剰発現を行った結果、GATA-1欠損Flk-1陽性細胸のみが外来性GATA-1による好中球増加を示し、FLK-1陽性細胞においてGATA-1は、将来、血液細胞へ分化後の細胞の特性を決定していることが明らかとなった。これらの結果からGATA-1は中胚葉系細胞において、DNAのメチル化などのエピジェネティックな修飾を変化させている可能性を考え、DNAメチル化阻害剤5-AzaCを分化誘導3〜5日目のGATA-1欠損細胞に一過的に加えて培養すると、5日目からの外来性GATA-1による好中球産生増加は阻害された。以上の結果から、造血発生初期において、GATA-1が血液細胞へ分化後の細胞の特徴を決定しているメカニズムには、エピジェネティック修飾の変化が関与していることが明らかとなった。

GATA-1是红细胞，巨核细胞和嗜酸性粒细胞分化的基本转录因子，但是调节这些细胞分化的机制仍然未知。我们构建了一个系统，该系统可以使用体外血细胞分化诱导（OP9系统）和来自小鼠胚胎干细胞（ES细胞）和GATA-1缺陷ES细胞系的外源基因表达（TET-OFF系统）完全控制GATA-1的表达水平，并对GATA-1缺乏的ES细胞系进行了以及对GATA-1的功能分析。当ES细胞通过OP9系统分化时，它们会在第3天至第五天分化为中胚层细胞。我们发现，在诱导分化5天后，表达外源GATA-1缺陷ES细胞会显着增加随后的中性粒细胞产生。另一方面，当诱导野生型ES细胞的分化后，外源GATA-1表达时，当诱导GATA-1缺陷ES细胞分化3天后表达外源GATA-1时，未诱发阳性粒细胞产生的增加。此外，揭示了，当夹在LOXP序列之间的GATA-1基因通过同源重组与GATA-1缺陷ES细胞返回时，不再观察到由外国GATA-1引起的中性粒细胞的增加，而当Gata-1使用CRE重新使用CRE时，由中性粒细胞造成的，gata-1再次观察到了异物。这些结果以及内源性GATA-1在野生型ES细胞分化的第三天的表达，人们认为GATA-1在分化诱导的第3-5天的中胚层细胞分化后血细胞分化后会影响中性粒细胞的生长。因此，使用细胞分隔器从野生型ES细胞和GATA-1缺陷ES细胞分化的细胞中分离了中胚层细胞（FLK-1阳性细胞），并使用细胞分子分离出外源GATA-1过表达。结果，只有GATA-1缺陷型FLK-1阳性乳房显示出由于外源性GATA-1而显示的中性粒细胞增加，并且发现GATA-1阳性细胞决定了未来分化为血细胞后细胞的特征。这些结果表明，GATA-1可能会改变表皮细胞中DNA甲基化等表观遗传修饰，并且当DNA甲基化抑制剂5-Azac在分化诱导和培养的第3-5天暂时添加到GATA-1缺陷细胞中时，培养和培养的几天，中性粒细胞生产的增加，来自日期的外来GATA-1的中性粒细胞增加。从上述结果中可以揭示出表观遗传修饰的变化与GATA-1在造血性发育的早期阶段分化为血细胞后确定细胞特征的机制涉及。