神経幹細胞の発生段階依存的な外部刺激応答性を規定するエピジェネティクス機構の解明

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骨形成因子（BMP）は胎生中期神経幹細胞をニューロンへ誘導し、胎生後期神経幹細胞をアストロサイトへ分化促進する。そこで下流の転写因子（P-Smad）の標的遺伝子が変化する可能性を考え、ゲノムワイドな解析を行った。胎生中期及び後期の比較から、P-Smadが認識する配列自体には変化しない一方で、P-Smadは時期特異的に結合領域を変化させ、胎生中期ではニューロン、後期ではアストロサイト関連遺伝子を制御することが明らかとなった。次に、全ゲノムDNAメチル化データから、胎生中期特異的な結合領域は、中期及び後期を通じて低メチル化状態であり、胎生後期特異的な結合領域は中期から後期にかけて脱メチル化される事が分かった。また、転写因子等の結合が可能なオープンクロマチン領域を調べたところ、胎生中期及び後期に特異的なP-Smad結合領域は、それぞれの時期でより開いた状態だった。また、時期特異的な結合領域には、胎生中期ではニューロン分化に関与する転写因子（Sox11、Brn2）、胎生後期ではグリア分化に関係する転写因子（Nfia、SoxEファミリー）の結合配列も認められ、ChIP-seqデータベース（ChIP-Atlas）から、P-Smadは高頻度にSoxファミリーと結合領域を共有する事が分かった。中でも、Sox11は胎生中期に、Sox8は胎生後期に発現が高く、免疫沈降実験ではP-Smadとのタンパク質間相互作用も認められた。さらに、これらはBMP刺激時の胎生神経幹細胞において、ニューロン分化（Neurog1）やアストロサイト分化（Gfap）関連遺伝子を制御する事が分かった。以上、P-Smadはクロマチン状態やパートナー転写因子の変換により標的遺伝子を変化させ、胎生中期及び後期の神経幹細胞のBMP応答性変化に寄与していることが明らかとなった。