飢餓条件下でのヒストンメチル化酵素ｄＧ９ａの標的遺伝子と代謝経路の網羅的解析

• Project/Area Number: 15J09748
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 嶋路 耕平 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: dG9a / エピジェネティクス / 飢餓ストレス / オートファジー / ショウジョウバエ / G9a

Outline of Annual Research Achievements

前年度の研究により、ヒストンメチル基転移酵素であるdG9aは飢餓ストレス限定的に個体の生存に寄与することが明らかとなった。また、RNA-seq解析およびメタボローム解析の結果をもとにして、dG9aは飢餓条件下でオートファジーを活性化することを明らかにした。しかし、その調節メカニズムは明らかとなっていなかった。
本年度の研究では、RNA-seq解析で同定された標的候補遺伝子Atg8aについて、抗dG9a抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を行ったところ、Atg8aのプロモーター領域へのdG9aの結合は観察されなかった。また、dG9aのH3K9メチル化酵素活性のコアドメインを欠失させたタンパク質(dG9aΔ)および、通常のdG9aを過剰発現させた系統で、飢餓条件下における生存率を比較したところ、dG9aを過剰発現させた系統で、コントロールに比べて飢餓耐性が上昇した。興味深いことに、dG9aΔを過剰発現させた系統でも同様の飢餓耐性の上昇が引き起こされた。このことから、dG9aは酵素活性非依存的に目的遺伝子を発現調節し、オートファジー遺伝子の発現を間接的に調節して、飢餓条件下のオートファジー活性を制御しているということが示唆された。これらの結果については国際誌に現在投稿中である。
さらに、飢餓条件下のdG9a欠失変異系統を用いたRNA-seq解析の結果を基にして、飢餓条件下でdG9aはスクロースを受容する味覚受容体の遺伝子発現を調節していることを明らかにした。行動学的手法を用いることにより、dG9aの発現が飢餓条件下で減少すると、それによって味覚の感受性が増加し、餌を求めて行動量が増加するということを明らかにした。つまり、dG9aは飢餓条件下の個体の味覚感受性や行動を決定するマスター遺伝子としてはたらいているということを明らかにした。これらの結果については国際誌に現在投稿中である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Genome-wide genetic screen identified the link between dG9a and epidermal growth factor receptor signaling pathway in vivo. (2016)
  • Author(s): Kouhei Shimaji, Takahiro Konishi, Hideki Yoshida, Hiroshi Kimura and Masamitsu Yamaguchi
  • Journal Title: Exp. Cell Res Volume: 346 Issue: 1 Pages: 53-64
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2016.06.013
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Histone Deacetylase Gene Rpd3 Is Required for Starvation Stress Resistance (2016)
  • Author(s): Ei Nakajima, Kouhei Shimaji, Takanari Umegawachi, Saki Tomida, Hideki Yoshida, Nana Yoshimoto, Shingo Izawa, Hiroshi Kimura and Masamitsu Yamaguchi
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11 Issue: 12 Pages: e0167554-e0167554
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0167554
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genomewide identification of target genes of histone methyltransferase dG9a during Drosophila embryogenesis (2015)
  • Author(s): Shimaji K, Konishi T, Tanaka S, Yoshida H, Kato Y, Ohkawa Y, Sato T, Suyama M, Kimura H, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 20 Issue: 11 Pages: 902-914
  • DOI: 10.1111/gtc.12281
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ショウジョウバエヒストンメチル基転移酵素G9aの機能解析 (2015)
  • Author(s): Shimaji K, Konishi T, Tanaka, Kato Y, Ohkawa Y, Sato T, Suyama M, Kimura H, Yoshida H, Yamaguchi M
  • Organizer: 第38回 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場(兵庫県神戸市港島中町)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 飢餓条件下でのヒストンメチル基転移酵素dG9aの機能解析 (2015)
  • Author(s): Kouhei Shimaji, Hiroshi Kimura, Hideki Yoshida, Masamitsu Yamaguchi
  • Organizer: 第5回4大学連携研究フォーラム
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学(京都府京都市松ヶ崎橋上町)
  • Year and Date: 2015-11-25
• [Presentation] Functional analyses of Drosophila histone methyltransferase G9a during embryogenesis (2015)
  • Author(s): Shimaji K, Konishi T, Tanaka, Kato Y, Ohkawa Y, Sato T, Suyama M, Kimura H, Yoshida H, Yamaguchi M
  • Organizer: Mechanism of Eukaryotic Transcription 2015
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory(NewYork, USA)
  • Year and Date: 2015-08-26
  • Int'l Joint Research