生殖細胞におけるヒストンバリアントによるゲノムマーキング機構の解明

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 16H01219
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (60596823)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: ヒストンバリアント / 生殖細胞 / エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、複数のヒストンH3バリアントの機能解析を行った。ヒト精巣組織特異的ヒストンバリアントであるH3Tの予備解析として、マウスH3tのChIP-seq解析を行った。その結果、H3tのゲノム上での分布は、遺伝子近傍ではなく遺伝子領域外のゲノム全体であった。生化学解析からH3tを含むヌクレオソームは、主要なヒストンH3の場合と比較して不安定であることを昨年度明らかにしている。これらの結果から、マウスH3tは精子形成過程でゲノム全体に取り込まれることで、ゲノム全体をフレキシブルにする機能を持つことが示唆された。ヒトH3Tについても同様の機能を担っていることが期待される。また、ヒトH3バリアントの解析を以下の通り行なった。申請者らが同定したヒトH3バリアントについ作製した特異的抗体を用いて、H3.6, H3.7, H3.8の発現部位を初めて同定した(Biochemistry. 2017)。その他に、H3.5が、非閉塞性無精子症の患者では発現が低いこと、ホルモン療法によりH3.5の発現が回復することを明らかにした(Andrology. 2018)。今後エピゲノム解析を行う予定である。マウスH3バリントの解析では、H3mm7が骨格筋再生に必須であることを明らかにした(Nature Communications, 2018)。H3mm7は精巣でも発現していることから、今後、これら複数の新規ヒストンバリアントをさらに解析することで精子形成過程の理解につながると期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration. (2018)
  • Author(s): Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Ono Yusuke、Taguchi Hiroyuki、Yoshioka Kiyoshi、Kitajima Yasuo、Xie Yan、Sato Yuko、Iwasaki Takeshi、Nogami Jumpei、Okada Seiji、Komatsu Tetsuro、Semba Yuichiro、Takemoto Tatsuya、Kimura Hiroshi、Kurumizaka Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 9 Pages: 1400-1400
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03845-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sensitive detection of fluorescence in western blotting by merging images. (2018)
  • Author(s): Kondo Yukari、Higa Shinichiro、Iwasaki Takeshi、Matsumoto Tomoya、Maehara Kazumitsu、Harada Akihito、Baba Yoshihiro、Fujita Masatoshi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: PLoS One Volume: 13 Pages: 0191532-0191532
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0191532
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Temporal regulation of chromatin during myoblast differentiation. (2018)
  • Author(s): Shiraishi K.、Shindo A.、Harada A.、Kurumizaka H.、Kimura H.、Ohkawa Y.、Matsuyama H.
  • Journal Title: Semin Cell Dev Biol Volume: 6 Pages: 158-165
  • DOI: 10.1111/andr.12438
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Temporal regulation of chromatin during myoblast differentiation (2017)
  • Author(s): Harada Akihito、Ohkawa Yasuyuki、Imbalzano Anthony N.
  • Journal Title: Seminars in Cell & Developmental Biology Volume: 72 Pages: 77-86
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2017.10.022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The requirement of Mettl3-promoted MyoD mRNA maintenance in proliferative myoblasts for skeletal muscle differentiation (2017)
  • Author(s): Kudou Kensuke、Komatsu Tetsuro、Nogami Jumpei、Maehara Kazumitsu、Harada Akihito、Saeki Hiroshi、Oki Eiji、Maehara Yoshihiko、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: Open Biol Volume: 7 Pages: 170119-170119
  • DOI: 10.1098/rsob.170119
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chd2 regulates chromatin for proper gene expression toward differentiation in mouse embryonic stem cells. (2017)
  • Author(s): Semba Yuichiro、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Oki Shinya、Meno Chikara、Ueda Jun、Yamagata Kazuo、Suzuki Atsushi、Onimaru Mitsuho、Nogami Jumpei、Okada Seiji、Akashi Koichi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 45 Pages: 8758-8772
  • DOI: 10.1093/nar/gkx475
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal structure and characterization of novel human histone H3 variants, H3.6, H3.7, and H3.8. (2017)
  • Author(s): Taguchi Hiroyuki、Xie Yan、Horikoshi Naoki、Maehara Kazumitsu、Harada Akihito、Nogami Jumpei、Sato Koichi、Arimura Yasuhiro、Osakabe Akihisa、Kujirai Tomoya、Iwasaki Takeshi、Semba Yuichiro、Tachibana Taro、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki、Kurumizaka Hitoshi
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 56 Pages: 2184-2196
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.6b01098
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Periostin Promotes Scar Formation through the Interaction between Pericytes and Infiltrating Monocytes/Macrophages after Spinal Cord Injury (2017)
  • Author(s): Yokota K, Kobayakawa K, Saito T, Hara M, Kijima K, Ohkawa Y, Harada A, Okazaki K, Ishihara K, Yoshida S, Kudo A, Iwamoto Y, Okada S.
  • Journal Title: Am J Pathol Volume: 187 Pages: 639-53
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2016.11.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis (2017)
  • Author(s): Ueda J., Harada A., Urahama T., Machida S., Maehara K., Hada M., Makino Y., Nogami J., Horikoshi N., Osakabe A., Taguchi H., Tanaka H., Tachiwana H., Yao T., Yamada M., Iwamoto T., Isotani A., Ikawa M., Tachibana T., Okada Y., Kimura H., Ohkawa Y., Kurumizaka H., Yamagata K.
  • Journal Title: Cell Report Volume: 18(3) Pages: 593-600
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.065
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of Immunoglobulin Gene Sequences from a Small Read Number of mRNA-Seq Using Hybridomas (2016)
  • Author(s): Kuniyoshi Y, Maehara K, Iwasaki T, Hayashi M, Semba Y, Fujita M, Sato Y, Kimura H, Harada A, Ohkawa Y.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 11
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0165473
  • 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: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 24318-24318
  • DOI: 10.1038/srep24318
  • NAID: 120005770760
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 急性期の筋萎縮過程における遺伝子発現変動解析 (2017)
  • Author(s): 原田 哲仁，岩崎 健，横田 和也，岡田 誠司，大川 恭行
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大（京都府）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 非免疫沈降法ChILT法による少数細胞のエピゲノム解析 (2017)
  • Author(s): 原田 哲仁、半田 哲也、野上 順平、有村 泰宏、関根 慧、中尾 勝、藤田 理紗、前原 一満、胡桃坂 仁志、木村 宏、大川 恭行
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] 生殖細胞におけるヒストンバリアントによるゲノムマーキング機構の解明 (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御 第5回公開シンポジウム
• [Presentation] トランスクリプトミクス研究における新しい展開 (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: タカラバイオ主催TGCAセミナー
  • Invited
• [Presentation] Functional analysis of novel histone variant H3mm13 in skeletal muscle to Histone variants (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: EMBO Workshop Histone Vriants
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 1st Munchen-Japan Mini Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ChILT：Immunoprecipitation-Free Epigenome Profiling Technology (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 3領域合同若手勉強会2017
• [Presentation] Functional switching of histone H3 variants in myogenesis (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 第4回ヒストンバリアント研究会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山新キャンパス 青葉山コモンズ
  • Invited
• [Presentation] エピジェネティック破綻により引き起こされた筋肉腫の解析 (2017)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 公益財団法人福岡県すこやか健康事業団平成28年度がん研究助成金優秀賞受賞講演
  • Place of Presentation: 西鉄グランドホテル（福岡県福岡市）
  • Invited
• [Presentation] ヒストンH3バリアントの発現変動は筋萎縮過程の初期イベントである (2016)
  • Author(s): 原田 哲仁, 岩崎 健, 横田 和也, 岡田 誠司, 大川 恭行
  • 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）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 骨格筋分化におけるクロマチン構造解析-トランスクリプトミクスで理解する骨格筋形成 (2016)
  • Author(s): 原田哲仁
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部 支部創立15周年記念 第24回若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 水産大学校 (山口県下関市)
  • Year and Date: 2016-07-28
  • Invited
• [Remarks] Ohkawa lab
  • URL: http://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] DNA結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のDNA断片を挿入する方法 (2017)
  • Inventor(s): 大川恭行,,原田哲仁,胡桃坂仁志,木村宏,半田哲也,他2名
  • Industrial Property Rights Holder: 大川恭行,,原田哲仁,胡桃坂仁志,木村宏,半田哲也,他2名
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017
  • Application Year: 2017
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] DNA結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のDNA断片を挿入する方法 (2016)
  • Inventor(s): 大川恭行、原田哲仁、胡桃坂仁志、木村宏、半田哲也、他2名
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人九州大学、国立大学法人東京工業大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2016-167967
  • Filing Date: 2016-08-30
  • Application Year: 2016