| Project/Area Number |
21K05503
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
奥村 克純 三重大学, 生物資源学研究科, 招へい教授 (30177183)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹林 慎一郎 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (50392022)
栗谷 健志 三重大学, 生物資源学研究科, 助教 (10835309)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 哺乳類染色体 / DNA複製 / クロマチン / 複製タイミング / 染色体構築原理 / 細胞分化 / 染色体 / エピジェネティクス / 動物細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
哺乳類細胞の長大な染色体DNAは，細胞分裂周期S期の特定の時間(タイミング)で複製する数百kbから数Mb塩基対程度のまとまり(複製ドメイン)のモザイク構造でできており，染色体の構築単位としてゲノムの安定性や細胞分化，細胞機能などで重要な役割を担うが，その構築原理と制御はわかっていない。本研究では，申請者が分担者らと開発した単一細胞で複製ドメインを解析する技術[scRepli-seq法]を用いて「核内染色体機能ドメイン」の実体を示し，その形成に関わる未知のゲノム配列を同定し，その役割を明らかにして，染色体構築原理とその制御機構の解明に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類細胞の長大な染色体DNAは，細胞分裂周期S期の特定の時間(タイミング)で複製する数百kbから数Mb塩基対程度のまとまり(複製ドメイン)のモザイク構造でできており，染色体の構築単位としてゲノムの安定性や細胞分化，細胞機能などで重要な役割を担うが，その構築原理と制御はわかっていない。本研究では，単一細胞で複製ドメインを解析するscRepli-seq法を用いて「核内染色体機能ドメイン」の実体を示し，その形成に関わる未知のゲノム配列を同定し，その役割を明らかにすることを目指している。
前年度まで活性型クロマチンドメイン構築に必要な最小のゲノム単位の決定とドメインの境界を決定している配列を同定するために，ドメインレベルの複製タイミングに影響を与えるゲノム配列を同定すべく研究を進めたが，初期複製ドメインの形成に必要かつ十分なエレメントの同定には至らず，ドメイン境界領域の欠失を行うなどの検討を行った。その結果，初期複製ドメイン形成に関与する因子ATP依存性のBrahma-associated factor (BAF) クロマチンリモデリング複合体サブユニットBrg1について，同定したBAF感受性初期複製ドメイン内に存在する複数のBrg1結合部位を複数個組み合わせて欠失させた場合にドメインの形成が著しく阻害されることがわかった。当初の計画では本年度が本課題の最終年度であったが，研究期間を１年延長して，ドメイン形成に複数個のエレメントの必要性について検討を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
活性型クロマチンドメイン構築に必要な最小のゲノム単位を決定するために，ドメインレベルの複製タイミングに影響を与えるゲノム配列を同定すべく，研究実施計画に沿って研究を進めたが，初期複製ドメイン形成に関与する因子のゲノム上の結合部位であるエレメントだけでは初期複製ドメインの形成に十分ではないことがわかり，ドメインの境界領域を欠失させるなどの検討を行い，ドメイン形成に複数個のエレメントの必要性について検討を進めてきた。当初推定したメカニズムより複雑な制御が行われている可能性があるため，当初の計画通りには進まず，また，他の新しい業務もあり，今年度は本研究に思うように時間を使うことができず，本年度が最終年度であるが１年間の期間延長を申請した。
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| Strategy for Future Research Activity |
複製ドメイン形成メカニズムの複雑さという新たな知見に基づいて，当初の研究実施計画を変更して研究を進める。すなわち，複数のシスエレメントの必要性，活性型クロマチンドメインの境界や活性型クロマチンドメイン構築に関わるトランス因子と相互作用するゲノム配列の同定になども含めて，引き続き解析を進める。
本研究課題の期間を１年延長した最終年度となり，染色体の構築単位としてゲノムの安定性や細胞分化，細胞機能などで重要な役割を担う複製ドメインの構築原理についてまとめる。
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