雄性不妊及び発がん過程のクロマチン動態解析

• Project Area: Dynamic chromatin structure and function
• Project/Area Number: 16H01319
• 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: Asahikawa Medical College (2017); Chubu University (2016)
• Principal Investigator: 上田 潤 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80450394)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 精子形成過程 / クロマチン / エピジェネティクス / ヘテロクロマチン / ヒストンバリアント / DNAメチル化 / 発がん過程 / 精子形成 / DNAのメチル化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では「病態進行過程におけるクロマチン構造の動態変化」をキーワードに、二つのテーマを推進した。一つ目のテーマでは、マウスの精巣特異的ヒストンH3バリアントであるH3tに着目し、クロマチン構造が大規模に変動する精子形成過程においてH3tがどのような役割を担っているのかを明らかにすることを目的として行った。本領域に参画期間中に行った解析から、H3tは幹細胞の維持には必要ないが、精原細胞が分化し、減数分裂に移行するために必要であることを明らかにした。また、領域代表の胡桃坂仁志教授のグループの解析によって、H3tを組み込んだヌクレオソームはcanonicalなH3であるH3.1を組み込んだヌクレオソームに比べて開いた構造を取っていることが結晶構造並びに生化学的解析によって明らかとなった。さらに、この構造の違いがヌクレオソームのentry/exit部位に位置するH3tの42番目のヒスチジン残基（canonicalなH3では42番目がアルギニン残基）に由来することも点変異の実験によって突き止めた。これらの結果は論文として発表し（Ueda, J., et al., Cell Reports, 2017）、現在はこの仕事の続きとして、H3tの42番目のヒスチジン残基をアルギニン残基に置換したマウスの作製に取り組んでいる。
二つ目のテーマでは、メチル化DNAを可視化したレポーターマウス「メチロー」を用いて、腫瘍形成過程にメチル化DNA及びヘテロクロマチン構造がどのように変動するかを解析した。メチローマウスと発がんモデルマウスを用いた解析から、非腫瘍と腫瘍を区別する特徴量として使えそうな候補指標がいくつかあることが明らかとなった。また、中部大学の岩本隆司教授（連携研究者）、岩堀祐之教授との共同研究によって、腫瘍切片のヘマトキシリン・エオシン染色（明視野）画像から細胞核を抽出する方法の開発を行った（Tsukada, Y., et al., Procedia Computer Science, 2017）。

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

• [Int'l Joint Research] Cancer Science Institute of Singapore(シンガポール)
• [Int'l Joint Research] Cancer Science Institute of Singapore/National University of Singapore(シンガポール)
• [Journal Article] The normality of sperm in an infertile man with ring chromosome 15: a case report. (2018)
  • Author(s): Nishikawa K, Itoi F, Nagahara M, Jose M, Matsunaga A, Ueda J, Iwamoto T.
  • Journal Title: J Assist Reprod Genet. Volume: 35 Issue: 2 Pages: 251-256
  • DOI: 10.1007/s10815-017-1061-9
  • 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 Research Volume: 45 Issue: 15 Pages: 8758-8772
  • DOI: 10.1093/nar/gkx475
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibition of the H3K9 methyltransferase G9A attenuates oncogenicity and activates the hypoxia signaling pathway. (2017)
  • Author(s): Ho JC, Abdullah LN, Pang QY, Jha S, Chow EK, Yang H, Kato H, Poellinger L, Ueda J, Lee KL.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12 Issue: 11 Pages: e0188051-e0188051
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188051
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [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 Reports Volume: 18(3) Issue: 3 Pages: 593-600
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.065
  • NAID: 120006957416
  • Peer Reviewed / Open Access / 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] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation (2016)
  • Author(s): Sato Y., Kujirai T., Arai R., Asakawa H., Ohtsuki C., Horikoshi N., Yamagata K., Ueda J., Nagase T., Haraguchi T., Hiraoka Y., Kimura A., Kurumizaka H., Kimura, H.
  • Journal Title: J. Mol. Biol. Volume: 428 Issue: 20 Pages: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] CNN特徴量を利用した明視野画像からの細胞核抽出 (2017)
  • Author(s): 塚田裕也，岩堀祐之，舟橋健司，上田潤，岩本隆司
  • Organizer: 第42回東海ファジィ研究会in日間賀島（ヒマ研2017）
  • Place of Presentation: 日間賀島公民館，愛知県，南知多町
  • Year and Date: 2017-02-19
• [Presentation] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene is Essential for Entry into Spermatogenesis. (2017)
  • Author(s): Jun Ueda
  • Organizer: Society for the Study of Reproduction 2017 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 1細胞・染色体単離技術に基づいた細胞の分化度と染色体構造安定性との相関の解析 (2017)
  • Author(s): 高橋智博, オケヨ ケネディ, 上田潤, 鷲津正夫, 小穴英廣
  • Organizer: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第35回研究会（35th CHEMINAS）
• [Presentation] 精巣特異的ヒストンバリアント H3t は精子幹細胞の精子形成過程への移行に必須である (2017)
  • Author(s): 山縣一夫，上田潤，原田哲仁，浦浜嵩，町田晋一，前原一満，羽田政司，牧野吉倫，野上順平，堀越直樹，越阪部晃永，田口裕之，田中大貴，立和名博昭，八尾竜馬，山田みなみ，岩本隆司，磯谷綾子，伊川正人，立花太郎，岡田由紀，木村宏，大川恭行，胡桃坂仁志
  • Organizer: 第35回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • Invited
• [Presentation] 単一ES細胞の分化分裂過程におけるメチル化DNA動態の定量的観察 (2017)
  • Author(s): 穂井田謙介，上田潤，池田善貴，古谷駿治，野老美紀子，細井美彦，山縣一夫
  • Organizer: 第35回日本受精着床学会総会・学術講演会
• [Presentation] Direct Observation-based Analysis of Compaction Stability of Individual Chromosomes isolated from Single Mammalian Cells (2017)
  • Author(s): Oana, H., Takahashi, T., Okeyo, K.O., Ueda, J., and Washizu, M.
  • Organizer: 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マイクロRNA導入マウスに発症した拡張型心筋症における還元ストレスの解析 (2017)
  • Author(s): 小川剛汰，松山留美子，喬善楼，小形岳寛，上田潤，岩本隆司
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] メチローマウスを用いた腫瘍分類の画像解析 (2017)
  • Author(s): 上瀬茉美，高橋幸司，中島妙子，八尾竜馬，岩本隆司，上田潤
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] 単一ES細胞の分化分裂過程におけるメチル化DNA動態の観察法の検討 (2017)
  • Author(s): 池田善貴，穂井田謙介，上田潤，古谷駿治，野老美紀子，細井美彦，山縣一夫
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] マイクロ流路を用いた細胞の分化度と染色体構造安定性との相関のリアルタイム解析技術開発 (2017)
  • Author(s): 小穴英廣，高橋智博，Kennedy Okeyo，上田潤，山縣一夫，鷲津正夫
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] メチローマウス由来単一ES細胞におけるメチル化DNA動態の動的観察法の開発 (2016)
  • Author(s): 穂井田謙介，上田潤，財田大地，山田健，野老美紀子，細井美彦，山縣 一夫
  • Organizer: 第39回日本分生生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜，神奈川県，横浜市
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] クロマチンリモデリング因子Chd2はマウスES細胞の分化能維持に必須である (2016)
  • Author(s): 仙波雄一郎，原田哲仁，前原一満，小田原淳，工藤健介，岩崎健史，沖真弥，目野主税，上田潤，山縣一夫，大川恭行
  • Organizer: 第39回日本分生生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜，神奈川県，横浜市
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] Hypoxia Mediated Epigenetics and Their Function in the Cell Survival Response of Cancer Cells (2016)
  • Author(s): Lee, K.L., Ho, J.C., Ueda, J., Kitajima, S., Sun, W., Jia, Y., Chia, G.S., Zaiden, N., Yit, L.Y., Leong, Y.S., Tham, C.F.Y., Han, J., Pang, Q.Y., Fukuhara, N., Oba, H., Yang, H., Kato, H., and Poellinger, L.
  • Organizer: 第14回がんとハイポキシア研究会
  • Place of Presentation: 岐阜グランドホテル，岐阜県，岐阜市
  • Year and Date: 2016-11-04
• [Presentation] Hypoxia Mediates Tumourigenesis via the H3K9 Epigenetic Regulators G9A and JMJD1A. (2016)
  • Author(s): Ho, J.C., Ueda, J., Lee, K.L., and Poellinger, L.
  • Organizer: 第14回がんとハイポキシア研究会
  • Place of Presentation: 岐阜グランドホテル，岐阜県，岐阜市
  • Year and Date: 2016-11-04
• [Presentation] Direct acquisition of genome-wide epigenetic information along intact chromatin fibers of individual chromosomes isolated from single mammalian cells. (2016)
  • Author(s): Takahashi, T., Okeyo, K.O., Washizu, M., Ueda, J., and Oana, H.
  • Organizer: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • Place of Presentation: Dublin, Ireland
  • Year and Date: 2016-10-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Direct Observation of Epigenetic Modifications along Intact Chromatin Fibers of Individual Chromosomes Isolated from Single Cells in a Microfluidic Channel. (2016)
  • Author(s): Takahashi, T., Okeyo, K.O., Washizu, M., Ueda, J., and Oana, H.
  • Organizer: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • Place of Presentation: つくば国際会議場，茨城県，つくば市
  • Year and Date: 2016-09-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 動物細胞クロマチンファイバーに対する化学修飾および凝縮部の光マッピング (2016)
  • Author(s): 高橋智博，オケヨ ケネディ，鷲津正夫，上田潤，小穴英廣
  • Organizer: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第34回研究会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場，千葉県，千葉市
  • Year and Date: 2016-09-06
• [Presentation] Testis-Specific Histone Variant H3t is Essential for Entry into Spermatogenesis. (2016)
  • Author(s): Ueda, J., Harada, A., Urahama, T., Machida, S., Maehara, K., Horikoshi, N., Osakabe, A., Taguchi, H., Tanaka, H., Tachiwana, H., Yao, T., Isotani, A., Ikawa, M., Tachibana, T., Kimura, H., Ohkawa, Y., Kurumizaka, H., and Yamagata, K.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia ‘Chromatin, Epigenetics and Transcription’
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2016-05-09
  • Int'l Joint Research
• [Book] 細胞 (2017)
  • Author(s): 上田潤，大栗敬幸．
  • Total Pages: 5
  • Publisher: ニューサイエンス社
• [Remarks]
  • URL: https://researchmap.jp/wiz/
• [Remarks]
  • URL: http://researchmap.jp/wiz/?lang=english