染色体機能ドメイン制御の可塑性とその意義

• Project Area: Chromosome Orchestration System
• Project/Area Number: 16H01405
• 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: Mie University
• Principal Investigator: 竹林 慎一郎 三重大学, 医学系研究科, 講師 (50392022)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000); Fiscal Year 2017: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2016: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 単一細胞 / DNA複製ドメイン / 哺乳類染色体 / 染色体 / 機能ドメイン / DNA複製 / ゲノム

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、最近申請者が開発した染色体複製ドメイン構造を単一細胞で、かつゲノムワイドに調べることができる新しい手法(scRepli-seq法）を用いて、これまでアプローチが困難であった個々の細胞レベルでの染色体構造制御を明らかにすることを目指している。最終的には、そのような制御を生み出すメカニズム解明にむけた基盤情報を当該研究分野に提示することを目標としている。本年度は、昨年度に引き続きマウスES細胞および神経前駆細胞からデータを収集した。また、scRepli-seq法のプロトコール改良を進め、SNP情報を利用して単一細胞内の父方と母方由来染色体を区別した解析系や、より低コストで実験を行える系を確立した。さらに収集したデータの解析パイプラインの確立を進めた。染色体ドメイン構造の安定性を定量的に再評価したところ、昨年度に得られた結果（大部分の複製ドメイン構造は個々の細胞レベルで非常に安定に形成されている）に加えて、これまでの解析では気付かなかったドメイン構造制御の特徴が明らかになった。具体的には、１）細胞分化の過程で構造変化を起こす染色体ドメインは、未分化状態の細胞では構造的に不安定な傾向がある、２）この不安定性は、細胞が分化すると消失する、ということが明らかとなった。細胞分化状態と染色体構造制御の関係を示す非常に興味深い結果である。現在、これらの知見を取りまとめて論文として投稿中である。

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

• [Int'l Joint Research] New College of Florida(米国)
• [Int'l Joint Research] New College of Florida(米国)
• [Journal Article] Correlation between Histone Acetylation and Expression of Notch1 in Human Lung Carcinoma and Its Possible Role in Combined Small Cell Lung Carcinoma. (2017)
  • Author(s): Hassan, W., Takebayashi, S. I., Abdalla, M. O., Fujino, K., Kudoh, S., Motooka, Y., Sato, Y., Naito, Y., Higaki, K., Wakimoto, J., Okada, S., Nakao, M., Ishikawa, Y., and Ito, T.
  • Journal Title: Lab. Invest. Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 913-921
  • DOI: 10.1038/labinvest.2017.36
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anatomy of Mammalian Replication Domains. (2017)
  • Author(s): Takebayashi, S., Ogata, M., and Okumura, K.
  • Journal Title: Genes (Basel) Volume: 8 Issue: 4 Pages: 110-110
  • DOI: 10.3390/genes8040110
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The SETD8/PR-Set7 Methyltransferase Functions as a Barrier to Prevent Senescence-Associated Metabolic Remodeling. (2017)
  • Author(s): Tanaka, H., Takebayashi S. I., Sakamoto, A., Igata, T., Nakatsu, Y., Saitoh, N., Hino, S., and Nakao, M.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 18 Issue: 9 Pages: 2148-2161
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct Visualization of DNA Replication Dynamics in Zebrafish Cells. Zebrafish (2015)
  • Author(s): Kuriya, K., Higashiyama, E., Avsar-Ban, E., Tamaru, Y., Ogata, S., Takebayashi, S., Ogata, M., Okumura, K.
  • Journal Title: Zebrafish Volume: 12 Issue: 5 Pages: 432-439
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1141039
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] DNAメチル化酵素が哺乳類の染色体DNA複製制御に果たす役割 (2018)
  • Author(s): 竹林慎一郎
  • Organizer: 第12回エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] 哺乳類の染色体構造変化を単一細胞で網羅的に解析する (2018)
  • Author(s): 竹林慎一郎
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
• [Presentation] Mapping replication domains genome-wide in single mammalian cells (2018)
  • Author(s): Shin-ichiro Takebayashi
  • Organizer: KEY Forum: The 3rd International Symposium on Stem Cell Traits and Developmental Systems
• [Presentation] 哺乳類染色体複製ドメイン構造の単一細胞レベルでの解析 (2017)
  • Author(s): 竹林慎一郎
  • Organizer: 第３５回染色体ワークショップ
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 哺乳類染色体複製ドメイン構造を単一細胞レベルで解析できるscRepli-seq法の開発 (2017)
  • Author(s): 竹林慎一郎
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] Mapping replication domains genome-wide in single mammalian cells (2017)
  • Author(s): Shin-ichiro Takebayashi
  • Organizer: Genome Architecture in Cell Fate & Disease, Gordon Research Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 哺乳類染色体複製ドメイン構造の単一細胞レベルでの解析 (2017)
  • Author(s): 竹林慎一郎
  • Organizer: 第11回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] 哺乳類染色体複製ドメイン構造の単一細胞レベルでの解析 (2016)
  • Author(s): 竹林 慎一郎、柴田 隆豊、渡邉華穂、緒方 進、奥村 克純 、緒方 正人
  • 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: 2016-12-01
• [Presentation] Mapping replication domains genome-wide in single mammalian cells. (2016)
  • Author(s): Shin-ichiro Takebayashi, Takahiro Shibata, Kaho Watanabe, Katsuzumi Okumura, Masato Ogata
  • Organizer: The 10th 3R Symposium
  • Place of Presentation: Hotel Ichihata (Matsue City, Shimane)
  • Year and Date: 2016-11-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 細胞老化におけるRB依存的な代謝調節 (2016)
  • Author(s): 竹林慎一郎
  • Organizer: 第４回がんと代謝研究会
  • Place of Presentation: 鹿児島県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2016-07-07
  • Invited
• [Presentation] ゼブラフィッシュ培養細胞及び初期胚を用いたDNA複製に関する研究 (2016)
  • Author(s): 栗谷健志、東山恵理子、アヴシャル恵理子、緒方進、竹林慎一郎、緒方正人、田丸浩、奥村克純
  • Organizer: 第８０回日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 三重大学講堂（三重県津市）
  • Year and Date: 2016-05-21
• [Presentation] 脂肪前駆細胞分化前に起こるDNA複製の意義 (2016)
  • Author(s): 大河内七海、竹林慎一郎、緒方正人、緒方進、奥村克純
  • Organizer: 第８０回日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 三重大学講堂（三重県津市）
  • Year and Date: 2016-05-21
• [Presentation] ヘミメチル化DNAが誘導するDNA損傷メカニズムに関する研究 ―DNAメチル化酵素KOマウスES細胞を用いた検証- (2016)
  • Author(s): 服部楓、竹林慎一郎、柴田隆豊、緒方進、緒方正人、奥村克純
  • Organizer: 第８０回日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 三重大学講堂（三重県津市）
  • Year and Date: 2016-05-21
• [Presentation] DNA複製の進行におけるヘミメチル化DNA結合タンパク質の影響 -In vitro複製再構成系を用いた解析- (2016)
  • Author(s): 内田有香、竹林慎一郎、緒方正人、緒方進、奥村克純
  • Organizer: 第８０回日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 三重大学講堂（三重県津市）
  • Year and Date: 2016-05-21