細胞分化運命決定の遺伝子選択メカニズムの解明

• Project/Area Number: 13J04024
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: ゲノム生物学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ヒストンバリアント / エピジェネティクス / 細胞分化

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、H3.3と結合する分化責任因子の同定を試みた。内在性H3.3抗体による因子の同定と外来性のGFP-H3.3と結合する因子との2パターンを用いて共通する因子を探し出すことを予定していたが、ヒストン修飾状態に依存しないGFPタグを利用することにより結合タンパク質を網羅的に同定することを優先させた。
遺伝子集積が起こっている未分化段階におけるH3.3-GFP発現C2C12細胞を大量に用意し、細胞質およびヌクレオソーム画分を抽出し、GFP抗体により複合体精製を行った。次に、質量分析計により構成タンパク質の同定を試みた結果、細胞質画分ではヒストンシャペロンがヌクレオソーム画分ではヒストン脱アセチル化酵素が多く検出されたものの大半が機能既知のものであった。現在は、得られた質量分析データを詳細に検証し、新規機能を持ちそうな候補因子を精査中である。
質量分析解析の際に、複数の未知ヒストンバリアントが存在することが示唆された。その後の調査から、マウス未知ヒストンH3バリアント14種類、ヒト3種類を新たに同定した。(Epigenetics & Chromatin, 2015)。これら様々なヒストンH3バリアントが、骨格筋分化におけるジーンクラスタリングを介した選択的な遺伝子の転写制御に必要であることを示唆しており、当初の計画より複雑化していることが明らかとなった。そこで、本研究課題の成果は、研究会のシンポジウムおよび雑誌の執筆等で発表を行った。さらに、平成27年度より科学研究費補助金若手Bの研究課題「骨格筋分化における新規ヒストンH3バリアントH3mm7の遺伝子選択機構の解明」に取り組んでおり、今後、これらヒストンH3バリアントの骨格筋分化におけるジーンクラスタリングを介した選択的な遺伝子の転写制御機構の解明も行っていく予定である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Histone H3.5 forms an unstable nucleosome and accumulates around transcription start sites in human testis. (2016)
  • Author(s): Urahama T, Harada A, Maehara K, Horikoshi N, Sato K, Sato Y, Shiraishi K, Sugino N, Osakabe A, Tachiwana H, Kagawa W, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
  • Journal Title: Epigenetics Chromatin Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1186/s13072-016-0051-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chd5 Regulates MuERV-L/MERVL Expression in Mouse Embryonic Stem Cells Via H3K27me3 Modification and Histone H3.1/H3.2. (2015)
  • Author(s): Hayashi M, Maehara K, Harada A, Semba Y, Kudo K, Takahashi H, Oki S, Meno C, Ichiyanagi K, Akashi K, Ohkawa Y.
  • Journal Title: J Cell Biochem Volume: 117 Issue: 3 Pages: 780-792
  • DOI: 10.1002/jcb.25368
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distribution of histone H4 modifications as revealed by a panel of specific monoclonal antibodies. (2015)
  • Author(s): Hayashi-Takanaka Y., Maehara K., Harada A., Umehara T., Yokoyama S., Obuse C., Ohkawa Y., Nozaki N., Kimura H.
  • Journal Title: Chromosome Res. Volume: 23 Issue: 4 Pages: 753-766
  • DOI: 10.1007/s10577-015-9486-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified after species separation. (2015)
  • Author(s): Maehara K, Harada A, Sato Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kimura H, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Epigenetics Chromatin Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1186/s13072-015-0027-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spatial re-organization of myogenic regulatory sequences temporally controls gene expression (2015)
  • Author(s): Harada A, Mallappa C, Okada S, Butler JT, Baker SP, Lawrence JB, Ohkawa Y, Imbalzano AN.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 43 Issue: 4 Pages: 2008-2021
  • DOI: 10.1093/nar/gkv046
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Incorporation of histone H3.1 suppresses the lineage potential of skeletal muscle (2015)
  • Author(s): Harada A, Maehara K, Sato Y, Konno D, Tachibana T, Kimura H, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 43 Issue: 2 Pages: 775-786
  • DOI: 10.1093/nar/gku1346
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Establishment of neutralizing rat monoclonal antibodies for fibroblast growth factor-2 (2014)
  • Author(s): Tanaka M, Yamaguchi M, Shiota M, Kawamoto Y, Takahashi K, Inagaki A, Osada-Oka M, Harada A, Wanibuchi H, Izumi Y, Miura K, Iwao H, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Monoclon Antib Immunodiagn Immunother Volume: 33 Issue: 4 Pages: 261-269
  • DOI: 10.1089/mab.2013.0085
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hsc70 contributes to cancer cell survival by preventing Rab1A degradation under stress conditions. (2014)
  • Author(s): Tanaka M, Mun S, Harada A, Ohkawa Y, Inagaki A, Sano S, Takahashi K, Izumi Y, Osada-Oka M, Wanibuchi H, Yamagata M, Yukimura T, Miura K, Shiota M, Iwao H.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 5 Pages: e96785-e96785
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096785
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Generation of a Monoclonal Antibody for INI1/hSNF5/BAF47. (2014)
  • Author(s): Harada A, Hayashi M, Kuniyoshi Y, Semba Y, Sugahara S, Tachibana T, Ohkawa Y, Fujita M.
  • Journal Title: Monoclonal Antibodies Immunodiagnosis and Immunotherapy Volume: 33 Issue: 1 Pages: 49-51
  • DOI: 10.1089/mab.2013.0065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of a Monoclonal Antibody for C/EBPB : The Subnuclear Localization of C/EBPB in Mouse L929 Cells. (2014)
  • Author(s): Harada A, Okazaki E, Okada S, Tachibana T, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Monoclonal Antibodies Immunodiagnosis and Immunotherapy Volume: 33 Issue: 1 Pages: 34-37
  • DOI: 10.1089/mab.2013.0069
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新規ヒストンH3バリアントH3mm7は骨格筋分化能を制御する (2016)
  • Author(s): 原田 哲仁
  • Organizer: 日本農芸化学会 2016 大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-29
• [Presentation] 新規ヒストンH3バリアントH3mm7は骨格筋分化能を制御する (2015)
  • Author(s): 原田 哲仁
  • Organizer: 第38回日本分子生物学年会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ヒストンバリアントが制御する骨格筋分化能 (2015)
  • Author(s): 原田 哲仁、前原 一満、大川 恭行
  • Organizer: NGS現場の会第四回研究会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2015-07-01
  • Invited
• [Presentation] 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御されている (2015)
  • Author(s): 原田 哲仁、大川 恭行
  • Organizer: 日本農芸化学会 2015 大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-28
• [Presentation] ヒストンH3バリアントの選択による骨格筋分化能制御機構 (2015)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 第3回 骨格筋生物学研究会
  • Place of Presentation: 東北メディカル・メガバンク機構 （仙台）
  • Year and Date: 2015-03-06 – 2015-03-07
• [Presentation] 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御される (2014)
  • Author(s): 原田 哲仁、前原 一満、佐藤 優子、木村 宏、大川 恭行
  • Organizer: 第37回日本分子生物学年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 選択的なヒストンH3バリアントの取り組みは骨格筋分化能を決定づける (2014)
  • Author(s): 原田 哲仁,大川恭行
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2014-06-10 – 2014-06-12
• [Presentation] Incorporation of Histone H3 Variants Dictates Myogenesis (2014)
  • Author(s): Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Yuko Sato, Hiroshi Kimura , Yasuyuki Ohkawa
  • Organizer: ENBO Workshop Histone varisnts
  • Place of Presentation: IGBMC in Strasbourg (France)
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] The balance of histone H3 variants around transcription start sitea dictates cell differential potential (2014)
  • Author(s): Harada A, Maehara K, Ohkawa Y
  • Organizer: Keystone Symposia
  • Place of Presentation: Santa Fe, New Mexico, USA
  • Year and Date: 2014-02-06
• [Presentation] The linage potential of skeletal muscle is dictated by histone H3 variants (2013)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 第1回新学術領域研究「クロマチン動構造」若手の会シンポジウム
  • Place of Presentation: 早稲田大学 先端生命医科学センター TWIns
  • Year and Date: 2013-12-07
  • Invited
• [Presentation] Incorporation of Histone H3 Variants Dictates the Linage Potential of Skeletal Muscle (2013)
  • Author(s): Harada A, Maehara K, Sato Y, Konno D, Tachibana T, Kimura H, Ohkawa Y
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2013-12-05
• [Presentation] ヒストンバリアントによる骨格筋運命決定 (2013)
  • Author(s): 原田哲仁、大川恭行
  • Organizer: エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2013-05-31
• [Book] ヒストンバリアントによるエピゲノム制御 (2015)
  • Author(s): 原田 哲仁
  • Total Pages: 4
  • Publisher: ㈱メディカルレビュー社
• [Book] 実験医学 (2014)
  • Author(s): 大川恭行、原田哲仁
  • Total Pages: 135
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 実験医学8月号-エピジェネティクスで解く細胞運命制御, クロマチン構造から理解する細胞運命決定 (2013)
  • Author(s): 大川恭行、原田哲仁
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] トランスクリプトミクス分野 ／ 大川研究室
  • URL: http://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/
• [Remarks] エピジェネティクス分野 ／ 大川研究室 九州大学 医学研究院 先端医療医学部門
  • URL: http://chromatin.med.kyushu-u.ac.jp/