パイオニア転写因子による再生エンハンサーのプライミング機構
| Project/Area Number |
22K06233
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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 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
越智 陽城 山形大学, 医学部, 准教授 (00505787)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 再生 / エンハンサー / パイオニア因子 / 遺伝子発現制御 / ゲノム / ATAC-seq / KLF / ツメガエル / ゲノム機能 / エピゲノム |
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| Outline of Research at the Start |
魚類や両生類はほ乳類と比べて高い再生能を持つ。これら動物が損傷を受けた組織を再生する時、再生で使う遺伝子のエンハンサーは閉じた状態からオープン状態へと移行する必要がある。エンハンサーのクロマチンオープンニングは組織再生において極めて重要なステップであるにも関わらず、その実体は全くわかっていない。そこで本研究は閉じている再生エンハンサーのクロマチンを開けるパイオニア因子の同定と開いた状態を維持するメカニズムの解明を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
エンハンサーのプライミングとプライミングが維持されている状態 (Primed状態) は、細胞の運命を決定するプロセスにおいて極めて重要なステップである。再生エンハンサーを活性化させるには、なにより最初に閉じたクロマチンを開ける必要がある。これを担う転写因子はパイオニア転写因子と呼ばれるが、再生においていずれの転写因子がその役割を担うのか、それら因子がどのように再生エンハンサーのヌクレオソーム上の標的DNA配列を探索 しオープニングに導きプライミングするのか、プライミングされた状態のエンハンサーに如何なる情報が加わると、標的遺伝子の転写が開始されるかなど、全く不明であり、解決すべき問題として残されている。この目的で、本研究課題は、損傷した組織を再生させるか否か、損傷後の細胞の運命決定のプロセスにおいて最初のステップであるクロマチンのオープニングを担うパイオニア転写因子の同定と、それら因子によるプライミング機構とプライムされた状態(Primed状態)から脱してPoised状態に向かうメカニズムを明らかにする。本年度は、オープンクロマチン領域にエンリッチしている転写因子結合モチーフのKLFファミリーに着目し、KLFファミリーのいずれが再生特異的なオープンクロマチン領域の活性化因子でるのか検討すると伴に、標的遺伝子の一つAdra1aについて阻害剤を用いて再生への影響を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は網羅的オープンクロマチン解析から再生特異的にクロマチンが開く領域にエンリッチする転写因子の結合モチーフのなかでもKLFファミリーに着目した。再生中の腎尿細管で発現するKLFファミリーのうち、KLF4, KLF6, KLF15, SP1, SP4をクローニングし、オープンクロマチン領域に対する活性化能を検討した。再生特異的なオープンクロマチン領域については、再生中に発現が亢進するCECR, ADRA1A, RAB6B, FUT4, A.superbus venom factor 1, SAP25, DUSP6, uncharacterized, H1-5, TMTC2遺伝子近傍の領域を損傷応答/再生エンハンサーの候補としてレポーターを構築した。ルシフェーラゼレポーター解析の結果、Sap25近傍のオープンクロマチン領域はKLF15により活性かされること、Adra1aとH1-5近傍のオープンクロマチン領域はKLF15とKLF6により活性化されることがわかった。一方、uncharacterized遺伝子近傍の領域はKLF4とSP4で活性化されることがわかった。また、Sap25、Adra1a、H1-5近傍のオープンクロマチン領域のトランスジェニックGFPレポーターツメガエルを作製し、いずれの領域も損傷依存的に再生中の腎尿細管でレポーター遺伝子の発現亢進が認められた。さらに標的遺伝子の一つであるAdra1aの作動薬であるエピネフリンを損傷を与えたツメガエルに作用させると、近位尿細管と中間尿細管の伸展が認められた。また、Adra1aの阻害剤を作用させると再生が抑制されることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況で述べたように、KLF15は再生特異的にクロマチンが開く領域（損傷応答/再生エンハンサー）の活性化因子として働くがわかった。しかしながら、KLF15が実際に閉じたクロマチンに結合できるのかについては不明である。まずはこの問について、生化学・分子生物学的手法を用いて明らかにする。また、標的遺伝子についてはAdra1aの解析のみを行っており、Sap25やH1-5の再生における意義については不明である。Sap25とH1-5の再生における役割についても解析を進める予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(16 results)
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[Presentation] Transgenic Xenopus laevis with a limb-specific shh enhancer, outlines the competence to express shh in regenerating limbs2022
Author(s)
Tada R, Higashidate T, Amano T, Ishikawa S, Nara S, Ishida K, Kawaguchi A, Ochi H, Ogino H, Yakushiji-Kaminatsui N, Sakamoto J, Kamei Y, Tamura K, Yokoyama H
Organizer
55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
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Author(s)
Suzuki M, Igawa T, Suzuki N, Tazawa I, Nakajima K, Furuno N, Suzuki KT, Ochi H, Kato T, Hayashi T, Ogino H
Organizer
The 13th International Meeting of the Asian Network of Research Resource Centers
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Int'l Joint Research
