H3K27デメチラーゼUtxは,体および生殖細胞の表遺伝的再プログラミングを調節する
Abed AlFatah Mansour1, Ohad Gafni, Leehee Weinberger
1The Department of Molecular Genetics, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel.
Nature
|July 18, 2012
まとめ
ヒストン脱甲基酵素Utx (Kdm6a) は,表遺伝的変化を調節することによって,体細胞を誘発性多能幹細胞 (iPSC) に効率的に再プログラムするために不可欠です. Utxは,原始生殖細胞の発達にも重要な役割を果たします.
科学分野:
- エピジェネティクス エピジェネティクス
- 幹細胞生物学 幹細胞生物学
- 発達生物学 発達生物学について
背景:
- 誘導性多能幹細胞 (iPSC) は,体細胞から転写因子発現 (OSKM) を通して生成されます.
- エピジェネティック変異は iPSC 生成に伴いますが,その生化学的調節は完全に理解されていません.
- ヒストンの改変因子の再プログラミングにおける役割については,さらなる調査が必要である.
研究 の 目的:
- ヒストンH3K27デメチラーゼUtx (Kdm6a) が多能性の誘発および維持における役割を調査する.
- ソマティック細胞と生殖細胞の発達におけるエピジェネティック再プログラムにおけるUtxの機能を明らかにする.
- Utxが多能性遺伝子の減圧をどのように促進するのかを理解するために.
主な方法:
- 胚性幹細胞と体細胞を含むマウスとヒトの細胞モデルを使用した.
- 遺伝子操作 (Utxノックアウト) を用いて,再プログラムと生殖細胞の発達における機能を評価した.
- 再プログラミング中の染色体変異 (H3K27me3の動態) を研究するためにゲノム解析を行った.
主要な成果:
- Utxは,体細胞における多能性の効率的な誘導 (維持) ではなく,維持に不可欠である.
- Utx欠乏の体細胞は,多能性への強固な再プログラムに失敗する.
- Utxは再プログラミング因子と直接相互作用し,H3K27me3の脱メチル化を促進し,多能性遺伝子の活性化を可能にします.
- Utxは,生体内における原始生殖細胞 (PGC) の正常な表遺伝的再プログラムと発達に不可欠である.
- Utx欠乏は,異常なPGC発育につながり,生殖系統の伝播を減少させます.
結論:
- Utxは,重要な表遺伝子動態を調節することによって,効率的なiPSC誘導に不可欠な新しいメディエーターです.
- Utxは,多能性の回復と生殖細胞の発達の両方において明確な役割を果たします.
- この発見は,抑制性クロマチンの損失のレギュレータがin vivoで,in vitroの多能性再プログラムに協力することが可能であることを明らかにしています.
関連する概念動画
Epigenetic Regulation
Epigenetic changes alter the physical structure of the DNA without changing the genetic sequence and often regulate whether genes are turned on or off. This regulation ensures that each cell produces only proteins necessary for its function. For example, proteins that promote bone growth are not produced in muscle cells. Epigenetic mechanisms play an essential role in healthy development. Conversely, precisely regulated epigenetic mechanisms are disrupted in diseases like cancer.
X-chromosome...
X-chromosome...
Epigenetic Regulation
Epigenetic mechanisms play an essential role in healthy development. Conversely, precisely regulated epigenetic mechanisms are disrupted in diseases like cancer.
Epigenetic Regulation
Epigenetic mechanisms play an essential role in healthy development. Conversely, precisely regulated epigenetic mechanisms are disrupted in diseases like cancer.
Chromatin Modification in iPS Cells
Chromatin modification alters gene expression; therefore, scientists can add histone-modifying enzymes, histone variants, and chromatin remodeling complexes to somatic cells to aid reprogramming into pluripotent stem (iPS) cells.
Compact chromatin makes reprogramming difficult. Enzymes, such as histone demethylases and acetyltransferases, are often added during reprogramming to loosen the chromatin, making the DNA more accessible to transcription factors. Molecules that inhibit histone...
Compact chromatin makes reprogramming difficult. Enzymes, such as histone demethylases and acetyltransferases, are often added during reprogramming to loosen the chromatin, making the DNA more accessible to transcription factors. Molecules that inhibit histone...
Methods of Nuclear Reprogramming
Nuclear reprogramming is a process of transforming one cell type into an unrelated cell type by epigenetic changes that alter the cell’s original gene expression pattern. Such epigenetic changes force cells to express a different set of genes, which play a significant role in inducing transformation into other cell types. Nuclear reprogramming offers applications in reproductive cloning for livestock propagation and regenerative medicine — developing patient-specific cells for injury repair.
Inheritance of Chromatin Structures
Epigenetics is the study of inherited changes in a cell's phenotype without changing the DNA sequences. It provides a form of memory for the differential gene expression pattern to maintain cell lineage, position-effect variegation, dosage compensation, and maintenance of chromatin structures such as telomeres and centromeres. For example, the structure and location of the centromere on chromosomes are epigenetically inherited. Its functionality is not dictated or ensured by the underlying DNA...


