ヘテロクロマチンの凝縮構造を作り出すノンコーディングRNA群の解明

• Project Area: Neo-taxonomy of noncoding RNAs
• Project/Area Number: 15H01462
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 長尾 恒治 北海道大学, 先端生命科学研究院, 講師 (60426575)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2016: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2015: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: ノンコーディングRNA / 非コードRNA / ゲノム / エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

ある種の長鎖ノンコーディングRNA (lncRNA)は、クロマチン制御タンパク質と結合して、エピジェネティカルな遺伝子の発現制御を行っている。その代表例、女性の不活性化されたX染色体は、XIST lncRNAとHBiX1-SMCHD1タンパク質複合体に依存して凝縮したクロマチン構造 (バー小体)を形成する。またHBiX1-SMCHD1は、X染色体以外でもドメインを形成して結合していることから、ある「作動エレメント」を持つlncRNAの一群がHBiX1-SMCHD1の足場となり、凝縮したクロマチン構造が核内のいたる所で形成されていることが考えられる。そこで、この一群のlncRNAをHBiX1-SMCHD1複合体を基軸に同定することを目的とし、SMCHD1のゲノム上での機能領域の同定を進めた。まず、マウス雑種細胞を用いたアリル特異的なChIP-seq解析によって、マウスの不活性化X染色体でも、ヒトと同様に抑制型のヒストン修飾H3K9me3、H3K27me3が排他的に分布すること、Smchd1-Hbix1が不活性化X染色体に濃縮されることが明らかになった。このことは、マウスを用いてもヒト同様に解析できること、ChIP-seq法で見られるSmchd1-Hbix1の分布が機能を反映していることを意味する。またSmchd1, Hbix1欠損マウスでは、抑制型のヒストン修飾のパターンが一部のゲノム領域で異常になることが明らかとなり、Smchd1-Hbix1の分布、およびその欠損時の抑制型ヒストン修飾の変化から、Smchd1-Hbix1の機能領域を同定できることがわかった。その結果同定した常染色体領域の一つでは、DNA-FISH法を用いた解析からSMCHD1-HBiX1依存的に高次のクロマチン構造が形成されていることが示唆された

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Compositionally distinct nuclear pore complexes of functionally distinct dimorphic nuclei in ciliate Tetrahymena. (2017)
  • Author(s): Iwamoto M., Osakada H., Mori C., Fukuda Y., Nagao K., Obuse C., Hiraoka Y., and Haraguchi T.
  • Journal Title: J Cell Sci. Volume: 印刷中 Issue: 10 Pages: 1822-1834
  • DOI: 10.1242/jcs.199398
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation. (2017)
  • Author(s): Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-017-00136-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CK2 phospho-independent assembly of the Tel2-associated stress-signaling complexes in Schizosaccharomyces pombe.pendent (2017)
  • Author(s): Inoue, H., Sugimoto, S., Takeshita, Y., Takeuchi, M., Hatanaka, M., Nagao, K., Hayashi, T., Kokubu, A., Yanagida, M., and Kanoh, J..,
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 22 Issue: 1 Pages: 59-70
  • DOI: 10.1111/gtc.12454
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Histone H3K36 trimethylation is essential for multiple silencing mechanism in fission yeast. (2016)
  • Author(s): Shota Suzuki, Hiroaki Kato, Yutaka Suzuki, Yuji Chikashige, Yasushi Hiraoka, Hiroshi Kimura, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Shinya Takahata and Yota Murakami
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 44 (9) Issue: 9 Pages: 4147-4162
  • DOI: 10.1093/nar/gkw008
  • NAID: 120005819302
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells. (2016)
  • Author(s): Kaimori, J. Y., Maehara, K., Hayashi-Takanaka, Y., Harada, A., Fukuda, M., Yamamoto, S., Ichimaru, N., Umehara, T., Yokoyama, S., Matsuda, R., Ikura, T., Nagao, K., Obuse, C., Nozaki, N., Takahara, S., Takao, T., Ohkawa, Y., Kimura, H., and Isaka, Y.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 24318-24318
  • DOI: 10.1038/srep24318
  • NAID: 120005770760
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Clinical, muscle pathological, and genetic features of Japanese facioscapulohumeral muscular dystrophy 2 (FSHD2) patients with SMCHD1 mutations. (2016)
  • Author(s): Hamanaka, K., Goto, K., Arai, M., Nagao, K., Obuse, C., Noguchi, S., Hayashi, Y. K., Mitsuhashi, S., and Nishino, I.
  • Journal Title: Neuromuscul Disord. Volume: 26 Issue: 4-5 Pages: 300-308
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2016.03.001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 次世代シーケンサーを使ったX染色体のアリル特異的な解析 (2016)
  • Author(s): 長尾恒治
  • Organizer: 第4回 X染色体研究会
  • Place of Presentation: 鳥取大学医学部臨床講義棟（鳥取県米子市）
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] アリル特異的ChIP-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2016)
  • Author(s): 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • Organizer: 第１回北大・部局横断シンポジウム「生体防御 システムとその破綻」
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部学友会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] アリル特異的ChIP/RNA-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2016)
  • Author(s): 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
• [Presentation] 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史 (2016)
  • Author(s): ChIP-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析
  • Organizer: クロマチン動構造 若手ワークショップ
  • Place of Presentation: ルスツリゾート (北海道・虻田郡留寿都村)
• [Presentation] アリル特異的ChIP-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2015)
  • Author(s): 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Evolutionary conserved chromatin states of the inactive X chromosome between human and mouse (2015)
  • Author(s): 長尾恒治、柴田幸子、野澤竜介、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • Organizer: 第40回内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 質量分析器と次世代シーケンサーを駆使したクロマチン研究 (2015)
  • Author(s): 長尾恒治
  • Organizer: 日本内分泌学会 第33回内分泌代謝学サマーセミナー
  • Place of Presentation: 柳川藩主立花邸 御花（福岡県柳川市）
  • Year and Date: 2015-07-09
  • Invited