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初期胚の全能性獲得と消失で起こるエンハンサー・プロモーター相互作用のダイナミクス

Publicly Offered Research

Project AreaProgram of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number 22H04675
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

久保 直樹  九州大学, 生体防御医学研究所, 特任講師 (50914280)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywordsエピゲノム / ゲノム3次元構造 / エンハンサー・プロモーター相互作用 / DNAメチル化 / 生殖細胞 / 細胞分化 / 初期胚 / 転写制御
Outline of Research at the Start

本研究では、受精卵が全能性を獲得し、その後、細胞分化と共に全能性を消失する過程のエンハンサー・プロモーター相互作用のダイナミクスを、高解像度シングルセルゲノム3次元構造解析法を用いて明らかにする。これにより、初期胚発生における転写制御装置としてのゲノム3次元構造の詳細を明らかにし、遺伝、発生、幹細胞研究など幅広い分野で学術的波及効果が期待でき、不妊・先天異常などの原因解明に貢献すると共に、生殖医療の改善に役立つ。

Outline of Annual Research Achievements

本研究期間で、まず、ヒストンH3K4me1修飾とES細胞の分化過程におけるエンハンサー・プロモーター相互作用の変化に着目して研究を行った成果を、筆頭/責任著者として、Molecular Cellに報告した。当初は受精卵から初期胚の分化過程でのエンハンサー・プロモーター相互作用(E-P contacts)の詳細解明を目標としていたが、こちらは現在も研究継続中であり、一方で、よりE-P contactsの解析が容易に行えるES細胞の分化過程の研究に重点を移し、本研究期間内で成果をまとめることができた。
また、本領域のテーマである全能性獲得に繋がる重要なサンプルとして、生殖細胞(卵子と精子)に関しても研究を行い、受精後の遺伝子発現制御に深く関わるDNAメチル化修飾の確立に関する研究で、こちらも筆頭/責任著者として論文を投稿し、本領域終了の2023年度末の時点でNature Communicationsより暫定受理を受けている。
その他、複数の日本語総説や国内外の学会・施設で招待講演、セミナーを行い、また、本領域主催のシンポジウムや様々な学会に参加し、若手として国内外の研究ネットワーク構築の側面でも非常に意義のある領域参加期間であった。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 5 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, San Diego(米国)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] H3K4me1 facilitates promoter-enhancer interactions and gene activation during embryonic stem cell differentiation2024

    • Author(s)
      Kubo Naoki、Chen Poshen B.、Hu Rong、Ye Zhen、Sasaki Hiroyuki、Ren Bing
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: - Issue: 9 Pages: 1742-1752.e5

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2024.02.030

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Combined and differential roles of ADD domains of DNMT3A and DNMT3L on DNA methylation landscapes in mouse germ cells2024

    • Author(s)
      Naoki Kubo、Ryuji Uehara、Shuhei Uemura、Hiroaki Ohishi、Kenjiro Shirane、Hiroyuki Sasaki
    • Journal Title

      Nature Communications(暫定受理、2024年3月時点)

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The DNMT3A ADD domain is required for efficient de novo DNA methylation and maternal imprinting in mouse oocytes2023

    • Author(s)
      Uehara Ryuji、Au Yeung Wan Kin、Toriyama Keisuke、Ohishi Hiroaki、Kubo Naoki、Toh Hidehiro、Suetake Isao、Shirane Kenjiro、Sasaki Hiroyuki
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 19 Issue: 8 Pages: e1010855-e1010855

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010855

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ゲノム3次元構造が司る遺伝子制御2023

    • Author(s)
      久保直樹
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 49 Pages: 40-41

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Fine-tuned Gene Expression Dynamics Regulated by Non-coding Regions2024

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      Young Scientists Networking Symposium 2024
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      2023 Annual Research Report
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    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
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      2023 Annual Research Report
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    • Author(s)
      久保直樹
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      2023 Annual Research Report
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  • [Presentation] 細胞分化における遠位エンハンサーとクロマチン構造変化の役割2023

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      第21回 ゲノム医科学とバイオインフォマティクスの接点と集学研究
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      2023 Annual Research Report 2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 卵子・精子のDNAメチル化修飾におけるDNMT3AとDNMT3LのADDドメインの協調的役割2023

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      全能性プログラム 第5回公開シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) のヒストンメチル化活性依存的または非依存的なエンハンサーによる、細胞分化過程におけるクロマチン構造変化と遺伝子制御の仕組み2023

    • Author(s)
      久保直樹
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      第46回 分子生物学会
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  • [Presentation] "KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) のヒストンメチル化活性によるES 細胞分化過程におけるクロマチン構造制御と転写制御"2023

    • Author(s)
      久保直樹
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      全能性プログラム 若手勉強会 2023
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] "生殖細胞のDNAメチル化へのDNMT3AとDNMT3LのADDドメイン の協調的役割"2023

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      全能性プログラム 若手勉強会 2023
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) histone methyltranferase activity dependent chromatin organization at enhancers during embryonic stem cell differentiation2023

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      第16回日本エピジェネティクス研究会年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞分化におけるエンハンサー・プロモーター相互作用のダイナミクス2022

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      第67回日本人類遺伝学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Dynamics of enhancer-promoter contacts during cell differentiation2022

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
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      2022 Annual Research Report
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  • [Presentation] Dynamics of CTCF-dependent and -independent enhancer-promoter contacts during cell differentiation2022

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      The 29th Federation of Asian and Oceanian Biochemists and Molecular Biologists Conference & the 2022 Chinese Society of Biochemistry and Molecular Biology Conference
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) histone methyltranferase activity dependent chromatin organization at enhancers during embryonic stem cell differentiation2022

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      The International Symposium on Totipotency and Germ Cell Development
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) histone methyltranferase activity dependent chromatin organization at enhancers during embryonic stem cell differentiation2022

    • Author(s)
      久保直樹
    • Organizer
      Cold Spring Habor Laboratory Meetings(epigenetics & chromatin)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 月間『細胞』、 Vol 56 (3) 2024、ゲノム3次元構造が司る遺伝子制御2024

    • Author(s)
      久保直樹
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      ニューサイエンス
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Book] Medical Science Digest、Vol 49 (2)、2023、ゲノム3次元構造が司る遺伝子制御2023

    • Author(s)
      久保直樹
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      ニューサイエンス
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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