低酸素下遺伝子誘導における網羅的なクロマチン立体構造変化の解明

• Project/Area Number: 12J08634
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: システムゲノム科学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 三村 維真理 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 低酸素 / HIF1 / クロマチン立体構造 / KDM3A / Hypoxia / ヒストン / ヒストン修飾酵素

Outline of Annual Research Achievements

特別研究員三村維真理は、これまで低酸素刺激条件下におけるHIF1(hypoxia inducible factor 1)を介した転写制御メカニズムを明らかにすることを目的として実験を行ってきた。これまでにHUVEC(ヒト臍帯静脈血管内皮細胞:human umbilical vein endothelial cell)におけるHIF1の結合部位をCHIP(クロマチン免疫沈降)と高速シークエンサーを組み合わせて網羅的に解析した。さらにHIF1の下流遺伝子群の一つでヒストン脱メチル化酵素のKDM3A(lysine-specific demethylase 3A)がHIF1と協調してSLC2A3(solute carrier family 2A3)を制御することを明らかにした。今年度はさらに、HUVECに塩化コバルトを投与して低酸素と同様のHIF1が増加する条件を作り出した。すわなち、300μMの塩化コバルトを16時間培地中に投与すると、正常酸素分圧下でもHIF1のDegradationが阻害され、低酸素下と同様にHIF1が増加する。そこで、この塩化コバルト投与条件下で、HIF1とKDM3Aが低酸素下において同じ複合体にあることを共免沈の実験から明らかにした。また、HUVECにおいて低酸素下でHIF1とKDM3Aの双方に発現が制御されると考えられる下流遺伝子群の中で、SLC2A3だけでなく、BNIP3(BCL2/adenovirus E1B 19kDa interacting protein3)、PFKFB3（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphospatase 3）、ENO2(enolase 2)についても、低酸素条件下でKDM3AがHIF1結合領域にリクルートされることをChIP-qPCRの実験から見出した。以上の結果より、HIF1とKDM3AはSLC2A3だけでなく、それ以外の共通の下流遺伝子群についてともに低酸素下でHIFの結合領域にリクルートされて発現を制御すると考えられた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Role of Uremic Toxins in Erythropoiesis-Stimulating Agent Resistance in Chronic Kidney Disease and Dialysis Patients. (2015)
  • Author(s): Nangaku M, Mimura I, Yamaguchi J, Higashijima Y, Wada T, Tanaka T.
  • Journal Title: Journal of Renal Nutrition Volume: 25 Issue: 2 Pages: 160-163
  • DOI: 10.1053/j.jrn.2014.10.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cross-enhancement of ANGPTL4 transcription by HIF1 alpha and PPAR beta/delta is the result of the conformational proximity of two response elements. (2014)
  • Author(s): Inoue T, Kohro T, Tanaka T, Kanki Y, Li G, Poh HM, Mimura I, Kobayashi M, Taguchi A, Maejima T, Suehiro JI, Sugiyama A, Kaneki K, Aruga H, Dong S, Stevens JF, Yamamoto S, Tsutsumi S, Fujita T, Ruan X, Aburatani H, Nangaku M, Ruan Y, Kodama T, Wada Y.
  • Journal Title: Genome Biology Volume: 15 Issue: 4
  • DOI: 10.1186/gb-2014-15-4-r63
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct Evidence for Pitavastatin Induced Chromatin Structure Change in the KLF4 Gene in Endothelial Cells. (2014)
  • Author(s): Maejima T, Inoue T, Kanki Y, Kohro T, Li G, Ohta Y, Kimura H, Kobayashi M, Taguchi A, Tsutsumi S, Iwanari H, Yamamoto S, Aruga H, Dong S, Stevens JF, Poh HM, Yamamoto K, Kawamura T, Mimura I,
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 9 Issue: 5 Pages: e96005-e96005
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Epigenetics in kidney diseases. (2014)
  • Author(s): Mimura I, Nangaku M.
  • Journal Title: Rinsho Byori. Volume: 62 Pages: 180-189
• [Journal Article] Endothelin-converting enzyme is a plausible target gene for hypoxia-inducible factor. (2014)
  • Author(s): Khamaisi M, Toukan H, Axelrod JH, Rosenberger C, Skarzinski G, Shina A, Meidan R, Koesters R, Rosen S, Walkinshaw G, Mimura I, Nangaku M, Heyman SN.
  • Journal Title: Kidney International Volume: 87 Issue: 4 Pages: 761-770
  • DOI: 10.1038/ki.2014.362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hypoxia and fibrosis in chronic kidney disease: crossing at pericytes. (2014)
  • Author(s): Kawakami T, Mimura I, Shoji K, Tanaka T, Nangaku M.
  • Journal Title: Kidney International Supple. Volume: 4 Pages: 107-112
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Revolution of nephrology research by deep sequencing : ChIP-seq and RNA-seq. (2014)
  • Author(s): Mimura I, Kanki Y, Kodama T, Nangaku M.
  • Journal Title: Kidney International Volume: 85 Issue: 1 Pages: 31-38
  • DOI: 10.1038/ki.2013.321
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel therapeutic strategy with hypoxia-inducible factors via reversible epigenetic regulation mechanisms in progressive tubulointerstitial fibrosis. (2013)
  • Author(s): Mimura I, Tanaka T, Nangaku M.
  • Journal Title: Seminars in Nephrology Volume: 33 Issue: 4 Pages: 375-382
  • DOI: 10.1016/j.semnephrol.2013.05.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sperm-associated antigen 4, a novel hypoxia-inducible factor 1 target, regulates eytokinesis, and its expression correlates with the prognosis of renal cell earcinoma. (2013)
  • Author(s): Shoji K, Mimura I, Murayama T, Wada T, Kume H, Goto A, Ohse T, Tanaka T, Inagi R, van der Hoorn FA, Manabe I, Homma Y, Fukayama M, Sakurai T, Hasegawa T, Aburatani H, Kodama T, Nangaku M.
  • Journal Title: American Journal of Pathology Volume: 182 Issue: 6 Pages: 2191-2203
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2013.02.024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sperm-associated antigen 4, a novel hypoxia-inducible factor 1 target, regulates cytokinesis and its expression correlates with the prognosis of renal cell carcinoma. (2013)
  • Author(s): Shoji K, Mimura I, Murayama T, Wada T, Haruki Kume, Akiteru Goto, Takamoto Ohse, Tetsuhiro Tanaka, Reiko Inagi, Frans A. van der Hoorn, Ichiro Manabe, Yukio HOmma, Masashi Fukayama, Takashi Sakurai, Takeshi Hasegawa, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Masaomi Nanaku.
  • Journal Title: American Journal of Pathology Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution of histone3 lysine 4 trimethylation at T3-responsive loci in the heart during reversible changes in gene expression. (2012)
  • Author(s): Pandya K, Kohro T, Mimura I, Kobayashi M, Wada Y, Kodama T, Smithies O
  • Journal Title: Gene Expression Volume: 15 Pages: 183-198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic change of the chromatin conformation in response to hypoxia enhances the expression of GLUT3 (SLC2A3) by cooperative interaction of HIF1 and KDM3A. (2012)
  • Author(s): Mimura I, Nangaku M, Kanki Y, Tsutsumi S, Inoue T, Kohro T, Yamamoto S, Fujita T, Shimamura T, Suehiro JI. Taguchi A, Kobayashi M, Tanimura K, Inagaki T, Tanaka T, Hamakubo T, Sakai J, Aburatani H, Kodama T, Wada Y.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 32 Pages: 3018-3032
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 慢性腎臓病の進展とエピゲノム~低酸素刺激によるクロマチン立体構造変化 (2014)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] エピジェネティクスからみた慢性腎臓病―病態の解明と新規治療法に向けて (2014)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Organizer: 第57回日本腎臓学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜）
  • Year and Date: 2014-07-04 – 2014-07-06
  • Invited
• [Presentation] 低酸素下におけるクロマチン立体構造を介した転写因子HIF1とヒストン修飾酵素の機能解明 (2013)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Organizer: 第1回低酸素研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-07-06
• [Presentation] クロマチン立体構造変化を介したHIF1の転写制御機構の解明 (2013)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Organizer: 第56回日本腎臓学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-05-12
  • Invited
• [Presentation] 慢性低酸素が引き起こすエピジェネティックな変化と腎臓病 (2013)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Organizer: 第103回東京腎生理集談会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-04-27
  • Invited
• [Presentation] 低酸素下におけるHIF1とヒストン修飾酵素を介したクロマチン立体構造の変化 (2012)
  • Author(s): 三村維真理、 井上剛、 神吉康晴、 和田洋一郎、 油谷浩幸、 児玉龍彦、 南学正臣
  • Organizer: がんとハイポキシア研究会
  • Place of Presentation: 横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-12-06
• [Presentation] Dynamic change of the chromatin conformation in response to hypoxia enhances the expression of GLUT3 (SLC2A3) by cooperative interaction of HIF1 and KDM3A. (2012)
  • Author(s): Imari Mimura, Tsuyoshi Inoue, Yasuharu Kanki, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Youichiro Wada, Masaomi Nangaku
  • Organizer: American Society of Nephrology Kidney Week 2012
  • Place of Presentation: アメリカ・サンディエゴ
  • Year and Date: 2012-11-01
• [Presentation] GLUT3 expression enhanced by chromatin conformational change in response to hypoxia via cooperative interaction of HIF1 and KDM3A. (2012)
  • Author(s): Imari Mimura, Tsuyoshi Inoue, Yasuharu Kanki, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Masaomi Nangaku, Youichiro Wada
  • Organizer: Keystone Symposia
  • Place of Presentation: 東京・白金台
  • Year and Date: 2012-10-24
• [Presentation] ChIP-seq revealed dynamic change of the chromatin conformation of GLUT3 in response to hypoxia via epigenetic modification. (2012)
  • Author(s): Imari Mimura, Tsuyoshi Inoue, Tetsuhiro Tanaka, Yasuharu Kanki, Shuichi Tsutsumi, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Masaomi Nangaku, Youichiro Wada
  • Organizer: International Society of Nephrology forefront.
  • Place of Presentation: アメリカ・ミシガン大学
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Presentation] 低酸素下におけるHIF1のクロマチン立体構造変化を介した糖輸送蛋白GLUT3発現制御メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 三村維真理、 井上剛、 堤修一、 和田洋一郎、 油谷浩幸、 児玉龍彦、 南学正臣
  • Organizer: 日本腎臓学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-06-03
• [Book] 日本腎臓学会雑誌 (2015)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 日本腎臓学会
• [Book] 医学のあゆみ (2014)
  • Author(s): 三村 維真理、田中 哲洋
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Book] 臨床病理 (2014)
  • Author(s): 三村 維真理、南学正臣
  • Total Pages: 10
  • Publisher: 克誠堂出版
• [Book] 腎と透析 (2013)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 東京医学社
• [Book] 細胞 The cell (2013)
  • Author(s): 上田 潤、三村 維真理
  • Total Pages: 4
  • Publisher: ニューサイエンス社
• [Book] カレントテラピー (2013)
  • Author(s): 三村 維真理
  • Total Pages: 5
  • Publisher: ライフメディコム
• [Book] 医学のあゆみ244巻4号 (2013)
  • Author(s): 三村維真理
  • Total Pages: 8
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Book] 実験医学5月号 (2012)
  • Author(s): 三村維真理、 油谷浩幸、 児玉龍彦、 南学正臣
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 血管医学13巻4号 (2012)
  • Author(s): 三村維真理
  • Total Pages: 8
  • Publisher: メディカルレビュー社