Chromatin potential underlying the cellular reprogramming triggered by DNA damage
Publicly Offered Research
| Project Area | Chromatin potential for gene regulation |
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| Project/Area Number |
19H05274
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
玉田 洋介 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (50579290)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | DNA損傷 / クロマチン / 幹細胞化 / エピゲノム / 生細胞イメージング / 補償光学 / ホログラフィー |
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| Outline of Research at the Start |
DNAの損傷は細胞の生存やゲノムの安定性に負の影響を及ぼす。しかしながら、我々は予期せぬことに、DNA損傷が分化細胞の幹細胞化を誘導しうることをヒメツリガネゴケにおいて発見した。そこで、DNA損傷が幹細胞化を誘導するメカニズムを解明することを本研究の目的とする。DNA損傷がクロマチンに影響を与え、その結果幹細胞化遺伝子を含む多数の遺伝子の発現が誘導されることで、幹細胞化が起こるという仮説を立て、それを確かめるために、DNA損傷誘導後のクロマチン動態を生細胞イメージングおよび分子生物学的手法によって解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
幹細胞化を誘導するためのDNA損傷によって細胞が死に、それが傷害刺激となって幹細胞化が誘導された可能性を完全に排除するために、死細胞の細胞核を標識する蛍光色素propidium iodideにて植物体を標識しながら、DNA損傷による幹細胞化の全過程を観察する系を構築した。この系を用いた観察の結果、DNA損傷による幹細胞化過程のほとんどの場合において細胞死は観察されなかった。このことから、細胞死に伴う傷害刺激によらず、DNA損傷が幹細胞化を誘導することを実証した。この結果をNature Plants誌に報告し、少なくとも83件のプレス報道（国内新聞9件、国内ウェブ新聞50件、国際ウェブ新聞21件、専門誌紹介3件）があった。また、DNA損傷によって幹細胞化する一部の葉細胞におけるエピゲノムを解明するためにはシングルセル解析が効果的である。ヒメツリガネゴケ葉のように個別の細胞が単離できない組織に対しては、多数の細胞核を単離して解析する単一細胞核解析が有効であることが近年報告されている。単一細胞核解析に向けたインタクトな細胞核の大量単離実験を進めた。
DNA損傷による幹細胞化の過程における定量深部細胞核イメージングを実現するため、光の乱れを計測し補正することで高解像深部観察を行う補償光学の研究を北見工業大学や国立天文台と共同で進めた。点光源がなくとも画像の相関によって光の乱れを計測する画像相関法を補償光学に適用し、さらに得られた画像についてストレール比などのパラメータを比較することで、蛍光像と明視野像の両方における高解像イメージングを実証し、論文にて発表した。また、神戸大学と共同で、3次元に分布する蛍光と位相の両方をシングルショットで計測するデジタルホログラフィーや、3枚の画像から計測する強度輸送方程式を用いたイメージングを生細胞観察に適用することに成功し、複数の論文にて発表した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(40 results)
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[Journal Article] Physcomitrella STEMIN transcription factor induces stem cell formation with epigenetic reprogramming2019
Author(s)
Masaki Ishikawa, Mio Morishita, Yohei Higuchi, Shunsuke Ichikawa, Takaaki Ishikawa, Tomoaki Nishiyama, Yukiko Kabeya, Yukiko, Yuji Hiwatashi, Tetsuya Kurata, Minoru Kubo, Shuji Shigenobu, Yosuke Tamada, Sato Yoshikatsu, Mitsuyasu Hasebe
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 5
Issue: 7
Pages: 681-690
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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