| Project/Area Number |
23K26871
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| Project/Area Number (Other) |
23H02178 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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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 | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
田中 克典 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (60273926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川上 慶 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (00722836)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2026: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
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| Keywords | DNA複製 / DNA複製タイミング / 遺伝子発現制御 / 分裂酵母 / ヘテロクロマチン |
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| Outline of Research at the Start |
DNA複製タイミングは酵母からヒト細胞まで保存された現象であるが、その生物学的な意義は長年不明なままである。近年の研究から、胚発生 の過程やがん細胞において、DNA複製タイミングの変化に伴い遺伝子発現の変化が起こることが報告されている。研究代表者は、DNA複製タイミング に乱れを生じた分裂酵母変異体で、複製起点周辺の遺伝子の転写が活性化されることを見いだしている。本研究では、人為的なDNA複製タイミ ング操作とゲノムワイドなRNA発現およびヒストン修飾解析を組み合わせることで、「適切なタイミングでの複製開始」が「複製起点周辺の遺 伝子発現の正確な制御」に重要であることを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに分裂酵母deletion libraryを用いた網羅的スクリーニングにより、DNA複製、RNA転写、核内構造などの機能を持つ遺伝子がサブテロメアのヘテロクロマチン構造維持に寄与することを明らかにしてきた。DNA複製因子にはRif1およびMrc1といった、DNA複製のタイミングを調節する因子が含まれていた。
今回Mrc1に着目し、Mrc1変異株におけるヘテロクロマチンの遺伝子サイレンシングおよびクロマチンの状態をRT-PCRやクロマチン免疫沈降法を用いて解析した。その結果、Mrc1がサブテロメアヘテロクロマチンにおける遺伝子サイレングに必須の機能を持つこと、ヒストンH3K9のメチル化の維持に重要であることを見出した。H3K9me2とH3K9me3に着目してそれぞれの抗体でChIPを行ったが、結果に差はなく、Mrc1はdiメチル、triメチルに関係なくその維持に貢献することが分かった。
また、Mrc1のドメイン解析を行った結果、C末端側に存在するHBSドメインがヘテロクロマチンの維持に重要な機能を持つことを明らかにした。Mrc1変異株において、ヘテロクロマチンにおけるヒストンH3K9のメチル化が低下し、ヒストンH3K14のアセチル化レベルが上昇することを見出した。ヒストンH3K14の脱アセチル化酵素であるMst2とMrc1の二重変異株を作製して解析した結果、H3K9meレベルが野生株と同程度に回復した。これらのことから、Mrc1がH3K14のアセチル化を抑制することで、ヘテロクロマチンの維持に貢献することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
一部、当初の計画通りに進んでいない計画もある。ただ、それはヘテロクロマチンの維持におけるMrc1のの役割に関して、新たな進展が得られたためである。よって、研究全体としては概ね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は以下の点に着目し、研究を行う
(1) 脱アセチル化酵素Clr3を含むSHREC複合体とMrc1の関係性を解析する。(1-1)Mrc1変異体におけるSHREC構成サブユニットのヘテロクロマチン局在量を定量する。(1-2)SHREC構成サブユニットとMrc1の遺伝学的相互作用を解析する。二重変異体を作製し、ヘテロクロマチンのサイレンシングの状態を解析する。(1-3) Mrc1とSHRECとの物理的相互作用を解析する。
(2)ヘテロクロマチン制御におけるMrc1のphosphodegron配列の関与を検証する。
Mrc1のHBSドメインは複製のタイミングを制御するドメインであり、ヘテロクロマチンのサイレンシングに関与するが、HBSドメインの中にリン酸化依存的に分解が誘導されるphosphodegron配列が存在する。HBSを欠損させた結果、Mrc1のタンパク質が安定化することが分かっている。そのため、ヘテロクロマチン制御におけるMrc1のHBSドメインに含まれるphosphodegron配列の関与を検証する。
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