非コード小分子RNAによるエピゲノム制御の作動ダイナミクス

• Project Area: Neo-taxonomy of noncoding RNAs
• Project/Area Number: 15H01473
• 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: Keio University
• Principal Investigator: 岩崎 由香 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80612647)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ノンコーディングRNA / 小分子RNA / RNAサイレンシング / 転写制御 / エピゲノム制御 / トランスポゾン / リンカーヒストン / クロマチン凝集 / 発現制御 / 非コード小分子RNA / 転移因子 / クロマチン構造 / 遺伝子発現制御 / ヘテロクロマチン形成 / エピゲノム解析

Outline of Annual Research Achievements

Piwi-piRNAの核内での転写抑制機構解明に向けて、免疫沈降を用いた関連因子群の同定およびエピゲノム解析を行った。その結果、核内におけるPiwiタンパク質の新たな相互作用因子として、リンカーヒストンであるHistone H1を同定した。PiwiとH1は共通のトランスポゾンを抑制し、標的トランスポゾン領域におけるH1結合量はPiwiにより規定されることを見出した。加えて、本来Piwi-piRNA複合体の標的とならないゲノム領域に人工的にPiwi-piRNAをリクルートする手法を利用し、Piwi-piRNAのリクルートに伴いH1結合量が増加することを確認した。これまでに、Piwi-piRNA複合体はトランスポゾン領域の抑制性ヒストンマーク(H3K9me3)の形成に必須であることが明らかにされてきた [Sienski et al. Cell (2012)]。一方で、H1を介したPiwi標的トランスポゾンの抑制は、Piwiによる抑制性ヒストンマークの形成と並行して機能することを示した。さらに、Piwi-piRNA複合体がH1および抑制性ヒストンマークの制御を介してクロマチン構造を凝集させることが、Piwi-piRNA複合体によるエピジェネティックなトランスポゾン発現抑制の実態であることを明らかにした。これらの結果から、Piwi-piRNA複合体は抑制性ヒストンマークの形成に加え、リンカーヒストンの位置情報を規定することで、クロマチン構造を凝集させトランスポゾンの発現を抑制する、というPiwi-piRNA複合体による新たなエピゲノム制御モデルを提唱した。本研究成果はMolecular Cell誌に掲載され [Iwasaki et al., Mol Cell (2016)]、また招待講演等で研究発表を行った。

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] Profiling open chromatin structure in the Ovarian Somatic Cells using ATAC-seq (2017)
  • Author(s): Murano K, Iwasaki YW, Siomi H
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 印刷中
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 内在性小分子RNAの網羅的解析手法 (2017)
  • Author(s): 岩崎由香
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 印刷中
• [Journal Article] Piwi modulates chromatin accessibility by regulating multiple factors including Histone H1 to repress transposons (2016)
  • Author(s): Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 63 Pages: 408-419
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Loss of l(3)mbt leads to acquisition of the ping-pong cycle in Drosophila ovarian somatic cells (2016)
  • Author(s): Sumiyoshi T, Sato K, Yamamoto H, Iwasaki YW, Siomi H, Siomi MC
  • Journal Title: Genes & Development Volume: 30 Issue: 14 Pages: 1617-1622
  • DOI: 10.1101/gad.283929.116
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] PiwiはヒストンH1を介したクロマチンの構造の制御により標的となるトランスポゾンを抑制する (2016)
  • Author(s): 岩崎由香，塩見春彦，齋藤都暁
  • Journal Title: First Author's Volume: - Pages: 081
  • DOI: 10.7875/first.author.2016.081
  • Open Access
• [Journal Article] Krimper Enforces an Antisense Bias on piRNA Pools by Binding AGO3 in the Drosophila Germline (2015)
  • Author(s): Sato K, Iwasaki YW (equal contribution), Shibuya A, Carninci P, Tsuchizawa Y, Ishizu H, Siomi MC, Siomi H
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 59 Issue: 4 Pages: 553-563
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2015.06.024
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Somatic Primary piRNA Biogenesis Driven by cis-Acting RNA Elements and trans-Acting Yb (2015)
  • Author(s): Ishizu H, Iwasaki YW, Hirakata S, Ozaki H, Iwasaki W, Siomi H, Siomi MC
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 12 Issue: 3 Pages: 429-440
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.035
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Respective functions of two distinct Siwi complexes assembled during piRNA biogenesis in insect germ cells. (2015)
  • Author(s): Nishida, KM., Iwasaki, YW., Murota, Y., Nagao, A., Mannen, T., Kato, Y., Siomi, H., and Siomi, MC.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 10 Issue: 2 Pages: 193-203
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.12.013
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] piRNAs derived from ancient viral processed pseudogenes as transgenerational sequence-specific immune memory in mammals. (2015)
  • Author(s): Parrish NF, Fujino K, Shiromoto Y, Iwasaki YW, Ha H, Xing J, Makino A, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Siomi H, Honda T, Tomonaga K.
  • Journal Title: RNA. Volume: 21 Issue: 10 Pages: 1691-703
  • DOI: 10.1261/rna.052092.115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] PIWI-interacting RNA: Its Biogenesis and Functions (2015)
  • Author(s): Iwasaki Y.W., Siomi M.C., Siomi H.
  • Journal Title: Annual Review of Biochemistry Volume: 84 Issue: 1 Pages: 405-433
  • DOI: 10.1146/annurev-biochem-060614-034258
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tudor-domain containing proteins act to make the piRNA pathways more robust in Drosophila (2015)
  • Author(s): Sato K, Iwasaki YW, Siomi H, Siomi MC
  • Journal Title: Fly Volume: 9 Issue: 2 Pages: 86-90
  • DOI: 10.1080/19336934.2015.1128599
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Piwi-piRNAによるトランスポゾンの転写制御機構 (2017)
  • Author(s): 岩崎由香
  • Organizer: NGS現場の会第五回研究会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台）
  • Year and Date: 2017-05-22
  • Invited
• [Presentation] Modulation of chromatin accessibility by Piwi results in transcriptional regulation (2016)
  • Author(s): Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • Organizer: RNA2016 The 21st Annual Meeting of the RNA Society
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modulation of Chromatin Accessibility by Piwi Results in Transcriptional Regulation (2016)
  • Author(s): Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • Organizer: RNA2016 The Joint Annual Meeting of the RNA Society and the RNA Society of Japan
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Piwi modulates chromatin accessibility for transcriptional regulation of transposons (2016)
  • Author(s): Iwasaki YW
  • Organizer: International Symposium “Clues to Non-coding RNA Taxonomy”
  • Place of Presentation: 東京大学弥生講堂一条ホール（東京）
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Piwi-piRNA complex regulates linker histone H1 for transcriptional silencing of their target transposons in the nucleus (2015)
  • Author(s): Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 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: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Piwi-piRNA promotes epigenetic silencing by regulating association of linker histone H1 with target transposon loci (2015)
  • Author(s): Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • Organizer: The 40th Naito Conference on "Epigenetics-From Histone Code to Therapeutic Strategy”
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングタム（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-09-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Piwi-piRNA regulates linker histone H1 for transcriptional silencing of their target transposable elements (2015)
  • Author(s): Iwasaki YW, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • Organizer: 日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ホテルライフォート札幌（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] Piwi-piRNA regulates association of linker histone H1 with target transposon loci in Drosophila (2015)
  • Author(s): Iwasaki YW, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • Organizer: RNA2015 The Twentieth Annual Meeting of the RNA Society
  • Place of Presentation: マディソン（アメリカ）
  • Year and Date: 2015-05-26
  • Int'l Joint Research