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edited by Jörg Reichrath, Sandra Reichrath
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門脇孝編
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論文 |
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小出, 寛 ; Koide, Hiroshi
概要:
金沢大学医学系研究科<br />平成12年度は,コンディショナル活性型STAT3(STAT3-ER)を恒常的に発現するES細胞株を用い、STAT3を活性化したES細胞と活性化していないES細胞の間で発現量が異なる遺伝子を、サブトラクション法
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やマイクロアレイ法によって探索した。またES細胞をLIF存在下で培養した場合と非存在下で培養した場合の間で発現量の異なる遺伝子についても、同様の方法で探索した。その結果、LIFやSTAT3の標的遺伝子と思われる候補遺伝子を多数見いだした。平成13年度には、これらの候補遺伝子のうち、embryonic ectodem development (eed) 、ならびにzinc-finger protein(zfp)57に注目して研究を進めた。まずノーザンブロット法を用いて、2つの遺伝子がLIF存在下では発現し、LIF非存在下では発現が低下していることを確認した。さらにZfp57については、未分化状態維持に必要であることが知られているOct-3/4と結合することを見い出した。またHEK293細胞を用いてレポーターアッセイを行った結果、Oct-3/4の標的遺伝子であるRex-1の発現をOct-3/4とZfp57が協同的に誘導することが判明した。一方、Eedはヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)と複合体を形成することが報告されている。HDACは様々な遺伝子の発現抑制に関与することが知られているので、EedとHDACが共同してなんらかの遺伝子の発現を抑制している可能性があった。そこでES細胞をHDAC阻害剤で処理したところ、LIF存在下でも分化が誘導された。このことから、HDACによる分化誘導因子の発現抑制にEedが関与している可能性がある。興味深いことに、EedがRex-1とも結合することを見い出した。以上の結果からOct-3/4とSTAT3の標的分子であるZfp57によって誘導されたRex-1がSTAT3標的分子EedやHDACと結合して、ES細胞の分化誘導因子の発現を抑えることによって、ES細胞の未分化状態が維持されている可能性が考えられた。<br />STAT3 is a transcriptional factor that is involved in self-renewal of embryonic stem (ES) cells. To identify target genes of STAT3 in the self-renewal, we searched for a gene(s) that shows higher expression in undifferentiated ES cells than in differentiated ES cells by using subtraction method and DNA microarray, and found several candidate genes. Of them, we focused our attention on the following two genes.1. zinc-finger protein (zfp) 57 Oct-3/4, a pluripotent stem cell-specific transcription factor, plays a critical role in the self-renewal of ES cells. Several evidences suggest that gene expression via Oct-3/4 requires an unidentified co-factor(s). We found that Zfp57 is expressed during the self-renewal of ES cells, while its expression is reduced upon differentiation. By co-immunoprecipitation assay, it was also found that Zfp57 interacts with Oct-3/4. Furthermore, Zfp57 enhanced the transcriptional activity of Oct-3/4 towards the promoter of rex-1, an Oct-3/4 target gene, in human embryonic kidney 293 cells. Our data suggest that Zfp57, a target of STAT3, is one of the Oct-3/4 co-factors, and raise the possibility that this protein may cooperate with Oct-3/4 in induction of Rex-1, which in turn may play an important role in the self-renewal of ES cells.2. Embryonic ectoderm development (eed) Recent studies revealed that gene expression is tightly associated with acetylation of histone, which is controlled by histone acetyltransferases and histpne deacylases (HDACs). Bed, a member of the polycomb family, is known to bind with HDAC. We found that Bed is one of the downstream molecules of STATS. Treatment of ES cells with trichostatin A, an HDAC inhibitor, led to the initiation of differentiation, suggesting that histone acetylation is involved in regulation of the self-renewal. Interestingly, we found that Bed forms a complex also with Rex-1. Since deacylation ofhistone generally results in repression of gene expression, these results suggest the possibility that the Eed・Rex-1・HDAC complex may maintain the undifferentiated state of ES cells by suppressing the expression of a differentiation-inducing gene(s).<br />研究課題/領域番号:12680669, 研究期間(年度):2000 – 2001<br />出典：「ES細胞の多分化能を維持する転写因子STAT3の標的遺伝子群の探索」研究成果報告書 課題番号12680669（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （ https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-12680669/ ）を加工して作成
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