精子形成における体細胞型H3から精子型H3T/tへのヒストン置換の意義の解明

• Project/Area Number: 23K27087
• Project/Area Number (Other): 23H02394 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 42030:Animal life science-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60596823)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2023: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: クロマチン / ヒストン置換 / H3t / 精子形成

Outline of Research at the Start

精子形成過程では、「次世代へ伝播される遺伝情報」を形成するためクロマチン構造の再構成が起こる。この過程で起こる精子形成固有の現象が、体細胞型のヒストンから精巣特異的ヒストンへの置換である。研究代表者らは、最近、独自のエピゲノム解析からヒストンH3tは体細胞型 ヒストンH3.1/2と分化初期段階で入れ代わることを示唆する結果を得た。つまり、精子形成過程ではH3tが精子形成を進める特別なゲノム構造 を作り出している可能性が高い。そこで、本研究では、独自のエピゲノム解析技術と空間オミクス技術を駆使し、体細胞型ヒストンから精子特 異的ヒストンバリアントH3tへの置換の意義の解明に迫る。

Outline of Annual Research Achievements

精子形成過程では、「次世代へ伝播される遺伝情報」を形成するためクロマチン構造の再構成が起こる。この過程で起こる精子形成固有の現象が、体細胞型のヒストンから精巣特異的ヒストンへの置換である。研究代表者らは、最近、独自のエピゲノム解析からヒストンH3tは体細胞型ヒストンH3.1/2と分化初期段階で入れ代わることを示唆する結果を得た。つまり、精子形成過程ではH3tが精子形成を進める特別なゲノム構造を作り出している可能性が高い。そこで、本研究では、独自のエピゲノム解析技術と空間オミクス技術を駆使し、体細胞型ヒストンから精子特異的ヒストンバリアントH3tへの置換の意義の解明に迫る。ヒストンH3tが含まれるヌクレオソームを構成するヒストンタンパク質の探索を行った。その結果、マウスのHist3H2bbにコードされるH2b3bが精巣で高く発現している可能性を示唆するデータを得た。そこで、H2b3bタンパク質の精巣での局在を評価するために、特異的なモノクローナル抗体の作製を試みた。H2bファミリータンパク質では、N末端領域の1‐3アミノ酸が異なるので、この領域を抗原として、抗体作製を行った。抗体は、イムノブロットと免疫染色に使えるクローンを得た。組織免疫染色の結果、H2b3bは精子形成の早い段階で発現していることが明らかとなった。この結果について、論文発表を行った。今後は、他のヒストンタンパク質についても評価を試みる予定である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定に沿って、データ取得を進めており当初の計画通りに進展している。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Production of a Monoclonal Antibody for Histone H2b Isoform H2b3b (2024)
  • Author(s): Egashira Saki、Tachibana Taro、Nakamura Mako、Ohkawa Yasuyuki、Harada Akihito
  • Journal Title: Monoclonal Antibodies in Immunodiagnosis and Immunotherapy Volume: 43 Issue: 2 Pages: 75-80
  • DOI: 10.1089/mab.2023.0025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Precise immunofluorescence canceling for highly multiplexed imaging capturing specific cell state (2023)
  • Author(s): Tomimatsu Kosuke、Fujii Takeru、Bise Ryoma、Hosoda Kazufumi、Taniguchi Yosuke、Ochiai Hiroshi、Ohishi Hiroaki、Ando Kanta、Minami Ryoma、Tanaka Kaori、Tachibana Taro、Mori Seiichi、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Nagasaki Masao、Uchida Seiichi、Kimura Hiroshi、Narita Masashi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2023.10.17.561810
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FOXK1 promotes nonalcoholic fatty liver disease by mediating mTORC1-dependent inhibition of hepatic fatty acid oxidation. (2023)
  • Author(s): Fujinuma S, Nakatsumi H, Shimizu H, Sugiyama S, Harada A, Goya T, Tanaka M, Kohjima M, Takahashi M, Izumi Y, Yagi M, Kang D, Kaneko M, Shigeta M, Bamba T, Ohkawa Y, Nakayama KI*.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 42(5) Issue: 5 Pages: 112530-112530
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112530
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 単一細胞マルチエピゲノム解析による分化過程のクロマチンダイナミクスの可視化 (2023)
  • Author(s): 原田哲仁、藤井健、前原一満、木村宏、大川恭行
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] 細胞状態のダイナミクスを解析する空間マルチオミクス技術の開発 (2023)
  • Author(s): 原田 哲仁、富松 航佑
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] High-throughput single cell multi-epigenomic profiling using chromatin integration labelling-sequence (2023)
  • Author(s): Akihito Harada, Takeru Fujii, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa
  • Organizer: Cell Symposia | The Conceptual Power of Single Cell Biology 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 細胞状態変化を計測するためのマルチオミクス技術開発 (2023)
  • Author(s): 原田哲仁、富松航佑
  • Organizer: 第16回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Invited
• [Book] Precision Medicine (2023)
  • Author(s): 富松 航佑,原田 哲仁
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 北隆館
• [Book] 生体の科学 (2023)
  • Author(s): 原田 哲仁, 富松 航佑, 武 千メイ, 大川 恭行
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 公益財団法人金原一郎記念医学医療振興財団・医学書院
• [Book] 月刊細胞 (2023)
  • Author(s): 原田 哲仁，大川 恭行
  • Total Pages: 4
  • Publisher: ニューサイエンス社
• [Remarks] 九州大学 トランスクリプトミクス分野ホームページ
  • URL: https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/