ＥＳ細胞における染色体構造の安定性を担保するヘテロクロマチン形成機構

• Project/Area Number: 18J00586
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Osaka University (2019-2020); The University of Tokushima (2018)
• Principal Investigator: 前田 亮 大阪大学, 生命機能研究科, 特別研究員(PD) (90814575)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: HP1 / ヘテロクロマチン / H3K9me3 / H3K9メチル化 / ES細胞 / 体細胞分裂

Outline of Annual Research Achievements

前年度に、HP1の欠損によりH3K9メチル化酵素が減少することを明らかにした。今年度はHP1によるH3K9メチル化酵素安定化の分子メカニズムの解明を目指した。HP1は機能が高度に保存された3種のホモログが存在する。HP1のホモログ全てを欠損させることで、HP1の機能の解明を目指した。HP1の完全欠損後の核を調べると、H3K9me3の消失とともにヘテロクロマチン構造がほぼ完全に欠損することが明らかになった。H3K9me3の消失にともない、H3K9メチル化酵素であるSuv39h1やSetdb1も分解されることが明らかになった。HP１とSuv39h1やSetdb1は結合することが先行研究により示されていることから、HP1に結合できないH3K9メチル化酵素変異体を作製した。タンパク質合成の阻害剤であるシクロヘキシミドや、プロテアソーム阻害剤であるMG132の添加実験から、HP1に結合できないH3K9メチル化酵素変異体は、ユビキチンプロテアソーム経路により迅速に分解されることが明らかとなった。次に、H3K9me3に結合できないHP1変異体を作製し、HP1の完全欠損細胞に安定的に発現させた。しかし、この変異体では、H3K9メチル化酵素を安定化することはできなかった。以上の結果から、HP1はクロマチン上にH3K9メチル化酵素をアンカーすることで、H3K9メチル化酵素を安定化することが明らかになった。本研究は、現在、論文投稿中である。次の課題は、H3K9メチル化酵素を分解するE3リガーゼを同定することである。本研究の完成により、ヘテロクロマチンの形成機構の観点から、真核生物がエピゲノムによりクロマチン構造を変化させる理由を明示できる。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The mouse Sry locus harbors a cryptic exon that is essential for male sex determination (2020)
  • Author(s): Miyawaki Shingo、Kuroki Shunsuke、Maeda Ryo、Okashita Naoki、Koopman Peter、Tachibana Makoto
  • Journal Title: Science Volume: 370 Issue: 6512 Pages: 121-124
  • DOI: 10.1126/science.abb6430
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] H3K9 Demethylases JMJD1A and JMJD1B Control Prospermatogonia to Spermatogonia Transition in Mouse Germline (2020)
  • Author(s): Kuroki Shunsuke、Maeda Ryo、Yano Masashi、Kitano Satsuki、Miyachi Hitoshi、Fukuda Mikiko、Shinkai Yoichi、Tachibana Makoto
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 15 Issue: 2 Pages: 424-438
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.06.013
  • NAID: 120007146093
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TET2 catalyzes active DNA demethylation of the Sry promoter and enhances its expression. (2019)
  • Author(s): Okashita N, Kuroki S, Maeda R, *Tachibana M.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 9 Issue: 1 Pages: 13462-13462
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50058-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Combined loss of JMJD1A and JMJD1B reveals critical roles for H3K9 demethylation in the maintenance of embryonic stem cells and early embryogenesis. (2018)
  • Author(s): Kuroki, S., Nakai, Y., Maeda, R., Okashita, N., Akiyoshi, M., Yamaguchi, Y., Kitano, S., Miyachi, H., Nakato, R., Ichiyanagi, K., Shirahige, K., Kimura, H., Shinkai, Y., and Tachibana, M.
  • Journal Title: Stem Cell Rep. Volume: 10 Issue: 4 Pages: 1340-1354
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.02.002
  • NAID: 120006463740
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] H3K9メチル化hubとしてはたらくHP1の機能 (2019)
  • Author(s): 前田 亮
  • Organizer: 分子生物学会年会