GATA1の発現がどのような機構で誘導されるのかはわからなかった

東北大学は2月7日、赤血球の分化誘導因子であるGATA1発現の脱抑制が赤血球分化を開始させる鍵となっていることを明らかにしたと発表した。この研究は、同大学大学院医学研究科医化学分野の于磊博士研究員、医化学分野の森口尚前講師（現・東北医科薬科大学教授）、ラジオアイソトープセンターの鈴木未来子講師、医化学分野の山本雅之教授らの研究グループによるもの。研究成果は「Molecular and Cellular Biology」オンライン版に1月9日付けで掲載されている。

画像はリリースより

赤血球は、すべての血球へ分化することができる造血幹細胞から分化する。GATA1は、赤血球の正常な分化に必要な遺伝子群の発現を活性化する転写因子であり、GATA1の発現が開始することが赤血球分化の引き金となっているが、GATA1の発現が、どのような機構によって誘導されるのかはわかっていなかった。

研究グループは、造血幹細胞でのGata1遺伝子発現を抑制する機能をもつDNA上の遺伝子制御領域を、Gata1遺伝子上流領域に発見。このサイレンサー領域には、Gata1遺伝子座のメチル化DNAを維持するDNAメチル基転移酵素が結合することを明らかにした。Gata1遺伝子座からこのサイレンサー配列を欠失させると、造血幹細胞でのGata1遺伝子発現が著しく増加し、赤血球分化が強力に誘導されるとともに造血幹細胞の枯渇が生じた。また、同様の表現型は、造血幹細胞においてDNAメチル基転移酵素を欠失させることによっても確認された。

造血幹細胞で特異的にDNA組換え酵素を誘導するマウスも樹立

これらの結果から、造血幹細胞においてDNA制御領域がメチル化されることで抑制されていたGata1遺伝子の発現が、そのメチル化が外れることによって誘導されることが赤血球分化開始の引き金となることが示されたとしている。GATA1発現の異常は白血病の原因となることが知られており、今回の研究成果は赤血球分化の理解のみならず、白血病の治療法開発にもつながることが期待される。

また、改変したGata1遺伝子の制御領域を活用し、造血幹細胞で特異的にDNA組換え酵素を誘導するマウスを樹立した。このマウスは造血幹細胞における効率的な遺伝子組換えを可能にし、造血幹細胞および血球全般における遺伝子の機能解析に広く応用できると、研究グループは述べている。（大場真代）