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染色体構造データベースを利用した転写制御のモデリング

Publicly Offered Research

Project AreaChromosome Orchestration System
Project/Area Number 18H04710
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

朴 聖俊  東京大学, 医科学研究所, 特任講師 (40759411)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords染色体高次構造 / 遺伝子転写モデル / バイオインフォマティクス
Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、ゲノム高次構造を介した遺伝子発現制御の数理モデル構築と評価を行って、染色体構造DBに整理・公開した。
これまでに、例えば、マウスのゴノサイト(Yamanaka et al. Dev. Cell, 2019) やB細胞リンパ腫 (Nagai et al. BMC Med Genomics, 2019)において、クロマチン動態と遺伝子転写に直接的な関係が存在することを確認した。そのうえ、遺伝子転写制御領域に物理的にコンタクトするゲノム領域は長距離DNAループ以外にも染色体間相互作用などのタイプがあり、これらによって高度に複雑な転写機構が機能していることがわかった。
そこで、開発した線形回帰モデルにおいて、転写因子結合部位とヒストン修飾情報をプロモータ領域に限らず、染色体内・間コンタクトからも抽出し、その多様な組み合わせを説明変数として遺伝子転写量をモデリングした。例えば、成熟ナイーブ B細胞と胚中心B細胞(GCB)のRNA-seq、6種類のヒストンChIP-seq、Hi-Cデータを用いて行うと、染色体内・間コンタクト由来の制御因子が遺伝子発現説明に顕著に寄与していた。特に、染色体間コンタクト由来のHomeobox 転写因子HOMEZが強力な転写活性因子として推定されるなどの実験的検証につながる結果が得られ、ゲノム高次構造機能の理解に一歩近づけた。本研究結果は国際会議発表が受理されていたが、新型コロナウイルス感染拡大防止のためにキャンセルされた。
ここで開発したDBを用いて共同研究を行った(Yamanaka et al. Dev. Cell, 2019; Takeda et al. Blood, 2020)。領域内連携として、宮成悠介先生(基生研)とは染色体構造制御因子のスクリーニングを(論文投稿中)、伊藤武彦先生(東工大)とは情報基盤の共同開発を行った。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] HHEX promotes myeloid transformation in cooperation with mutant ASXL12020

    • Author(s)
      Reina Takeda, Shuhei Asada, Sung-Joon Park, Akihiko Yokoyama, Hans Becker, Akinori Kanai, Valeria Visconte, Courtney Hershberger, Yasutaka Hayashi, Taishi Yonezawa, Moe Tamura, Tsuyoshi Fukushima, Yosuke Tanaka, Tomofusa Fukuyama, Akiko Matsumoto, Satoshi Yamasaki, Kenta Nakai, Satoshi Yamazaki, Toshiya Inaba et al.
    • Journal Title

      Blood

      Volume: -

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Existence and possible roles of independent non-CpG methylation in mammalian brain2020

    • Author(s)
      Lee Jong-Hun, Saito Yutaka, Park Sung-Joon, Nakai Kenta
    • Journal Title

      Research Square (preprint)

      Volume: -

    • DOI

      10.21203/rs.2.22195/v1

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Broad Heterochromatic Domains Open in Gonocyte Development Prior to De Novo DNA Methylation2019

    • Author(s)
      Yamanaka Soichiro、Nishihara Hidenori、Toh Hidehiro、Eijy Nagai Luis Augusto、Hashimoto Kosuke、Park Sung-Joon、Shibuya Aoi、Suzuki Ana Maria、Tanaka Yujiro、Nakai Kenta、Carninci Piero、Sasaki Hiroyuki、Siomi Haruhiko
    • Journal Title

      Developmental Cell

      Volume: 51 Issue: 1 Pages: 21-34

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2019.07.023

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analyzing the 3D chromatin organization coordinating with gene expression regulation in B-cell lymphoma2019

    • Author(s)
      Luis A. E. Nagai, Sung-Joon Park, and Kenta Nakai
    • Journal Title

      BMC Medical Genomics

      Volume: 11 Issue: S7 Pages: 127-127

    • DOI

      10.1186/s12920-018-0437-8

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Regression-based promoter modeling with local 3D chromatin structure2019

    • Author(s)
      Sung-Joon Park
    • Organizer
      CHROMOSOME DYNAMICS (An international symposium on chromatin and chromosome stability)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脂肪由来幹細胞の分化制御に働くエピジェネティック因子のin-silico同定2019

    • Author(s)
      山谷 恭代, 朴 聖俊, 中井 謙太
    • Organizer
      第8回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Analyzing the 3D Chromatin Organization Coordinating with Gene Expression Regulation in B-cell Lymphoma2019

    • Author(s)
      Luis Augusto Eijy Nagai, Sung-Joon Park and Kenta Nakai
    • Organizer
      第8回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス胎仔期生殖細胞におけるクロマチンリプログラミング2019

    • Author(s)
      山中 総一郎, 西原 秀典, 藤 英博, Luis Augusto Eijy Nagai, 橋本 浩介, 朴 聖俊, 渋谷 あおい, Ana Maria Suzuki, 田中 悠二郎, 中井 謙太, Piero Carninci, 佐々木 裕之, 塩見 春彦
    • Organizer
      第21回日本RNA学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂肪由来幹細胞の運命決定と分化制御に関する時空間特異的ヒストン修飾のin-silico特定2019

    • Author(s)
      山谷 恭代, 朴 聖俊, 中井 謙太
    • Organizer
      第42回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Genome-wide chromatin structural analysis reveals inter-chromosomal translocations in B-cell lymphoma2019

    • Author(s)
      Luis A.E. Nagai, Sung-Joon Park, Kenta Nakai
    • Organizer
      第42回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Genome-wide chromatin structural analysis reveals inter-chromosomal translocations in B-cell lymphoma cell line2019

    • Author(s)
      Luis AE Nagai, Sung-Joon Park and Kenta Nakai
    • Organizer
      The Biology of Genomes
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゴノサイトでの新規DNAメチル化に付随して起こる多段階のクロマチンの緩み2018

    • Author(s)
      山中 総一郎, 西原 秀典, 藤 英博, 永井 映司, 橋本 浩介, 朴 聖俊, 渋谷 あおい, Ana Maria Suzuki, 田中 悠二郎, 中井 謙太, Piero Carninci, 佐々木 裕之, 塩見 春彦
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Analyzing the 3D Chromatin Organization Coordinating with Gene Expression Regulation in B-cell Lymphoma2018

    • Author(s)
      Luis A.E. Nagai, Sung-Joon Park and Kenta Nakai
    • Organizer
      The 17th International Conference On BioInformatics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Three-Dimensional Chromatin Structures Coordinate with Gene Expression Levels and Reveals Inter-chromosomal Interactions in B-Cell Lymphoma2018

    • Author(s)
      Luis A.E. Nagai, Sung-Joon Park and Kenta Nakai
    • Organizer
      生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] OpenLooper: A web-based platform for managing multi-layered NGS data2018

    • Author(s)
      Sung-Joon Park and Kenta Nakai
    • Organizer
      生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂肪由来幹細胞(Adipose-derived stem cell)の分化に関与するエピジェネティック因子の探索2018

    • Author(s)
      山谷恭代, 朴聖俊, 中井謙太
    • Organizer
      生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAヒドロキシメチル化とヒストンH4K8アセチル化によるヒト多能性幹細胞遺伝子発現変動2018

    • Author(s)
      石川靖久, 朴聖俊, 中井謙太
    • Organizer
      生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] ChromOS

    • URL

      https://chromos.hgc.jp/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] OpenLooper

    • URL

      https://openlooper.hgc.jp/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] OpenLooper

    • URL

      https://openlooper.hgc.jp/index.php

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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