ゲノムのリプログラミングと染色体構築原理

• Project/Area Number: 15658107
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 奥村 克純 三重大学, 生物資源学部, 教授 (30177183)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2003: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 核マトリックス / クロマチン / 複製ファクトリー / FISH / セントロメアヘテロクロマチン / 複製フォーク / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / ヘテロクロマチン / エピジェネティック / セントロメア / 複製タイミング / DNAファイバー / ES細胞 / アセチル化 / DNA複製 / チェックポイント / インプリンティング

Research Abstract

クロマチンドメインの形成に極めて重要である以下の二点について解析し成果のとりまとめを行った。
DNA複製における核マトリックスの関与:まず修飾ヌクレオチドをパルスで複製時に取り込ませて核ハロー標本上で検出した結果、複製直後は取り込まれたヌクレオチドは核内にとどまっているが、チェイス30分後にはDNAループ上にも広がって検出され、DNA複製が核マトリックス上で起こっていることを示唆した。さらに複製タイミングがS期初期、中期、後期の特定のゲノム領域について解析した結果、それぞれの遺伝子領域に存在するMARはS期を通して核マトリックスに結合しているが、MAR以外のDNA配列は、それぞれの複製タイミングの時期にのみ核マトリックスと結合していることを明らかにした。また各種preRC複合体タンパク、複製ファクトリータンパクについても核マトリックスとの関係を明らかにし、これまでの成果とあわせて、複製・転写ファクトリーが核マトリックス上で機能しているモデルを提示した。
セントロメアヘテロクロマチン領域におけるエピジェネティックな制御:DNAメチル化阻害時のヘテロクロマチン領域における複製フォークの進行と複製タイミング、ヒストンのエピジェネティックな動態との相関関係について解析した。triMeK4H3,diMeK4H3はDNAメチル化阻害で、セントロメア周辺ヘテロクロマチン領域に局在する一方、triMeK9H3はこの領域では少し減少した。また、24時間の5azadC処理によって、セントロメア周辺ヘテロクロマチンにおける修飾ヒストンの変換が起きた核はS期初期では少なく、この領域が複製するS期中期以降の核で多く見られた。これらの結果から、5-azadC処理により、セントロメア周辺ヘテロクロマチン領域のDNAのメチル化が減少することで、複製タイミングが早くなり、さらに複製フォークの進行が促進されるに伴って、その後のクロマチンアッセンブリーの際、ヒストン修飾の構成に大きな変化が起こると示唆された。
さらに成果のまとめとして論文作成中である。

Research Products

• [Journal Article] Imprinting disruption of the CDKN1C/KCNQ1OT1 domain : the molecular mechanisms causing Beckwith-Wiedemann syndrome and cancer (2006)
  • Author(s): Ken Higashimoto
  • Journal Title: Cytogenetic and Genome Research 113巻1-4号 Pages: 306-312
• [Journal Article] Applying whole-genome studies of epigenetic regulation to study human disease (2006)
  • Author(s): Jason D.Lieb
  • Journal Title: Cytogenetic and Genome Research 印刷中
• [Journal Article] Two-step regulation of Ad4BP/SF-1 gene transcription during fetal adrenal development ; initiation by a Hox-Pbx1-Prep1 complex and maintenance via autoregulation by Ad4BP/SF-1 (2006)
  • Author(s): Mohamad Zubair
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 印刷中
• [Journal Article] A Novel Isoform of Vinexin, Vinexin γ, Regulates Sox9 Gene Expression through Activation of MAPK Cascade in Mouse Fetal Gonad (2005)
  • Author(s): Makoto Matsuyama
  • Journal Title: Genes to Cells 10巻5号 Pages: 421-434
• [Journal Article] Detection of DNA damages induced by 5 model chemicals in goldfish carassius auratus cells using comet assay (2005)
  • Author(s): Takashi Ishikawa
  • Journal Title: Cytologia 70巻1号 Pages: 59-64
• [Journal Article] Regulation of Replication Fork Progression at the R/G Chromosomal Band Boundary and Pericentromeric Heterochromatin in Mammalian Cells (2005)
  • Author(s): Shin-ichiro Takebayashi
  • Journal Title: Experimental. Cell Research 304巻1号 Pages: 162-174
• [Journal Article] Zinc transporters, ZnT5 and ZnT7, are required for the activation of alkaline phosphatases, zinc-requiring enzymes that are GPI-anchored to cytoplasmic membrane (2005)
  • Author(s): Tomoyuki Suzuki
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280巻1号 Pages: 637-643
• [Journal Article] Structure and evolution of the mouse pregnancy-specific glycoprotein (Psg) gene locus (2005)
  • Author(s): Andrew S McLellan
  • Journal Title: BMC Genomics 6巻4号(印刷中)
• [Journal Article] 核内クロマチン構造と複製・転写のダイナミクス (2005)
  • Author(s): 奥村克純
  • Journal Title: 生化学 77巻3号 Pages: 191-199
  • NAID: 10015547935
• [Journal Article] A Novel Isoform of Vinexin, Vinexin γ, Regulates Sox9 Gene Expression through Activation of MAPK Cascade in Mouse Fetal Gonad (2005)
  • Author(s): Makoto Matsuyama
  • Journal Title: Genes to Cells 10巻(印刷中)
• [Journal Article] A 210-kb segment of tandem repeats and retroelements located between imprinted subdomains of mouse distal chromosome 7 (2004)
  • Author(s): Hisao Shirohzu
  • Journal Title: DNA Research 11巻5号 Pages: 325-334
• [Book] クロマチン・染色体実験プロトコール (2004)
  • Author(s): 押村光雄ら編
  • Total Pages: 231
  • Publisher: 羊土社
• [Publications] Flavia Cerrato: "Paternal Imprints Can be Established on the Maternal Igf2-H19 Locus without Altering Replication Timing of DNA"Human Molecular Genetics. 12巻23号. 3123-3132 (2003)
• [Publications] 奥村 克純: "クロマチン構造とDNA複製"生体の科学. 54巻3号. 185-191 (2003)
• [Publications] 奥村 克純: "目で見る複製・転写のダイナミクス"化学と生物. 41巻9号. 511-517 (2003)