転写特化核の分化過程におけるクロマチン構造の変換機構

Research Project

Project/Area Number	23K14168
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 43050:Genome biology-related
Research Institution	National Institute for Basic Biology
Principal Investigator	川口隆之基礎生物学研究所, クロマチン制御研究部門, 助教 (40947727)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	ゾウリムシ / クロマチン
Outline of Research at the Start	真核生物のクロマチン構造は、ダイナミックに変化することによってエピジェネティックな遺伝子発現を制御し、発生や分化等の生物の重要な生命現象に密接に関わっている。しかし、その変換を制御する仕組みの多くは不明である。ゾウリムシの有性生殖時の新大核の分化過程では、大規模なクロマチン構造変化と共に、グローバルな遺伝子の転写活性化が起こる。申請者の予備的な実験結果から、DNAアデニンのメチル化修飾及び有性生殖過程で高発現しているヒストンH3が新大核形成に関与することを見出した。そこで本研究では、それらの因子に着目し、クロマチン構造の変化が制御するエピジェネティック遺伝子制御機構の基本原理の解明を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	ゾウリムシおける、クロマチン構造変換によるエピジェネティック遺伝子発現機構を明らかにすることを目指し、本年度は以下の研究を遂行した。１）ゾウリムシのゲノムには10個のヒストンH3をコードする遺伝子が存在する。しかし、それぞれのヒストンH3が規定するクロマチン構造やその生体内機能は全く明らかにされていない。これまでの予備的な実験によって有性生殖期に高発現している3個のH3は子孫細胞を生み出すことに重要であることを見出していた。本年度はさらに詳細な解析を行い、それら3個のヒストンH3のノックダウン細胞は減数分裂期に異常を来していることを示唆するデータを得た。また、富栄養状態の細胞で高発現しているヒストンH3に蛍光タグを付加し、細胞内の局在を解析したところ、そのヒストンH3は転写活性を担っている大核にのみ蓄積していることを見出した。さらに、遺伝子ノックダウン法によってそのヒストンH3は富栄養状態の細胞の生育に必要であることを発見した。２）DNAアデニンメチル化修飾(6mA)は大核特異的に蓄積し、遺伝子の転写開始点の下流のヌクレオソーム間で蓄積していることからヌクレオソーム動態や転写の制御機構に関与することが示唆されている。本研究では6mAのヌクレオソーム動態や転写への関与を見出すため、6mA結合因子の同定及び機能解析を行う。本年度は6mA結合因子の同定を行うための核精製の条件の改良を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason これまでにゾウリムシの詳細なクロマチン構造やその機能はほとんど明らかにされていなかった。一方で、本研究ではそれぞれのヒストンH3が富栄養状態の細胞や有性生殖の過程で重要な役割を果たしていることを明らかにすることに成功したため。
Strategy for Future Research Activity	本年度に解析を終えていないヒストンH3については、引き続き細胞内の局在を明らかにする。また、クロマチン免疫沈降法及びDNAシークエンス法によってそれぞれのヒストンH3のゲノム上での局在を解析する。6mA結合因子の探索については、改良した核精製法によって6mAプルダウン法の検討を行う。