転写ファクトリーが引き起こす染色体動態解析法の開発

• Project Area: Systematic study of chromosome adaptation
• Project/Area Number: 23125503
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 和田 洋一郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (10322033)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2011: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 転写 / RNAポリメレースII / 内皮細胞 / エピゲノム / RNAポリメレース / TNFα / ヒストン修飾

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、刺激によって活性化された遺伝子が、組織化されたRNAポリメレースII(Pol II)を含む転写ファクトリーに動員される際、複数の遺伝子群が同じファクトリーにとりこまれるため、組織化されたPol IIを介した染色体構造変化がおこる、という仮説にもとづいて、クロマチン構造解析を効率的に行う手法の開発を進めた。従来、個別二点の相互作用を解析する、クロマチン相互作用はChromatin Conformation Capture (3C)、特定の遺伝子と相互作用する部位を全ゲノム的に同定するcircular Activated Chromosome Trap (ACT)-seqを開発に加え、全ゲノム上でのクロマチン相互作用を観察する手法として、chromatin interaction analysis using paired-end tag sequencing (ChIA-PET)を実施し、炎症性刺激をうけた内皮細胞において、Pol IIを介した染色体間相互作用を網羅的に同定した。この検討を経時的に実施することによって、刺激を受けた内皮細胞では、刺激直後３０分以内にクロマチン構造が変化し、遠隔転写制御領域が遺伝子毎ではなく、領域毎に有効活用されている様子が明らかになった。また、miRNAホスト遺伝子群でも相互作用が観察され、遺伝子転写制御においてもクロマチン構造変化が関与していること、これに関わるmiRNA遺伝子群特異的転写複合体が存在することを見いだし報告した。しかしながら同手法は大量の免疫沈降産物を必要とすること、20塩基の配列を使ってゲノム上に配列を同定することから特異性に改善の余地があるため、異なる制限酵素や核酸破砕法を用いた手法の開発を行った。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] TNF alpha signals through specialized factories where responsive coding and miRNA genes are transcribed. (2012)
  • Author(s): Papantonis, A., Kohro, T., Baboo, S., Larkin, J.D., Deng, B., Short, P., Tsutsumi, S., Taylor, S.,Kanki, Y., Kobayashi, M., Li, G., Poh, H., Ruan,X., Aburatani, H., Ruan, Y., Kodama, T., Wada,Y., and Cook, P. R.
  • Journal Title: The EMBO journal Volume: 31 Issue: 23 Pages: 4404-4414
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.288
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution of histone3 lysine 4 trimethylation at T3-responsive loci in the heart during reversible changes in gene expression. (2012)
  • Author(s): Pandya K Kohro T, Mimura I, Kobayashi M, Wada Y, Kodama T, Smithies O
  • Journal Title: Gene Expr Volume: 15 Pages: 183-198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Path-preference cellular-automaton model for traffic flow through transit points and its application to the transcription process in human cells. (2012)
  • Author(s): Ohta Y, Nishiyama A, Wada Y, Ruan Y, Kodama T, Tsuboi T, Tokihiro T, Ihara S.
  • Journal Title: Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys Volume: 86 Pages: 21918-21918
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic change of chromatin conformation in response to hypoxia enhances the expression of GLUT3 (SLC2A3) by cooperative interaction of hypoxia-inducible factor 1 and KDM3A. (2012)
  • Author(s): Mimura I
  • Journal Title: Mol Cell Biol. Volume: Aug;32(15) Issue: 15 Pages: 3018-3032
  • DOI: 10.1128/mcb.06643-11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution of histone3 lysine4 trimethylation at T3-responsive loci in the heart during reversible changes in gene expression (2012)
  • Author(s): Pandya K, Kohro T, Wada Y, et al
  • Journal Title: Gene Expression Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epigenetically coordinated GATAT2 binding is necessary for endothelium-specific endomucin expression (2011)
  • Author(s): Kanki Y, Kohro T, Jiang S, Tsutsumi S, Mimura I, Suehiro J, Wada Y, Ohta Y, Ihara S, Iwanari H, Naito M, Hamakubo T, Aburatani H, Kodama T, Minami T
  • Journal Title: EMBO J Volume: 30 Issue: 13 Pages: 2582-95
  • DOI: 10.1038/emboj.2011.173
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide approaches reveal functional interleukin-4-inducible STAT6 binding to the vascular cell adhesion molecule 1 promoter. (2011)
  • Author(s): Tozawa H, Kanki Y, Wada Y, et al.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: vol.31 Issue: 11 Pages: 2196-209
  • DOI: 10.1128/mcb.01430-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial DNA polymerase editing mutation, PolgD257A, reduces the diabetic phenotype of Akita male mice by suppressing appetite (2011)
  • Author(s): Fox R, Wada Y, et al
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Science Volume: 108 Pages: 8779-84
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A wave of nascent transcription on activated big genes in human endothelial cells is suggestive to dynamic chromatin movement caused by transcription factories (2013)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-03-27
  • Invited
• [Presentation] 心血管系エピゲノム研究を通して得られた転写メカニズムの新しい概念 (2012)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: 第六回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-05-14
  • Invited
• [Presentation] A wave of nascent transcription on activated big genes in human endothelial cells (2012)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: Keystone Symposia 2012 Chromatin Dynamics
  • Place of Presentation: Keystone Resort, Keystone, Colorado, USA
• [Presentation] 超高速シーケンサーが明らかにした転写に伴うダイナミックな染色体構造変化と新たな転写装置の概念 (2011)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: 第2回ARTセミナー
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Presentation] Renewal of histone modification during a wave of transcription caused by inflammatory stimulation in endothelial cells (2011)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: 第5回日本エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: KKRホテル、熊本市