インプリント長鎖非コードＲＮＡの核内動態とクロマチンダイナミクスの解析

• Project Area: Functional machinery for non-coding RNAs
• Project/Area Number: 24115708
• 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: Kanazawa University
• Principal Investigator: 堀家 慎一 金沢大学, 学際科学実験センター, 准教授 (40448311)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2012: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 非コードRNA / エピジェネティクス / クロマチン動態 / 核内配置 / インプリンティング / 長鎖非コードRNA / ゲノムインプリンティング / クロマチン / 染色体テリトリー / ヒト染色体工学 / 核マトリックス

Research Abstract

長鎖非コードRNA は，ゲノム刷り込み遺伝子クラスターに共通して認められ，染色体ドメインレベルの転写制御に深く関与していると考えられるが，その作用機序は依然明らかにされていない。そこで，本研究では15q11-q13領域で転写している父方アレル特異的な長鎖非コードRNA，UBE3A-ATSの作用機序を明らかにしようと考えた。そこで，ヒト染色体工学技術を用い，UBE3A-ATSのプロモーター領域となるPWS-ICを欠失したヒト15番染色体を構築し，アレル特異的遺伝子発現制御におけるPWS-ICの機能を解析した。その結果，UBE3A-ATSが転写する正常な父方15番染色体上では父性発現を呈するNDN/MAGEL2遺伝子領域は有意に15番染色体テリトリーの外側に位置しているのに対し，UBE3A-ATSの転写を欠失させた染色体上では，NDN/MAGEL2遺伝子領域が15番染色体テリトリーの内側にシフトし，転写が不活性化している事を見いだした。このことから，UBE3A-ATSは何らかのメカニズムによって15番染色体テリトリー内の遺伝子配置に影響を与え，刷り込み遺伝子の転写をダイナミックに制御していることが明らかとなった。さらに，本研究では本来発現のない母方ヒト15番染色体上でUBE3A-ATSを異所的に発現させることを目的に，母方ヒト15番染色体上にPTRE3Gプロモーターを挿入した改変染色体を作製したが，ドシサイクリンによる誘導で効率的なUBE3A-ATSの転写誘導を行えなかった。ドシサイクリンによる効率的な誘導は，PTRE3Gプロモーターの挿入ゲノム領域に依存することが示唆されたため，現在，他のゲノム領域に挿入した改変染色体を作製中であり，改変染色体の構築後，UBE3A-ATSの異所的発現による影響を考察する。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] PWS-IC is essential for the higher order chromatin organization of 15q11-q13 and the location of a paternally expressed gene within a chromosome 15 territory (2014)
  • Author(s): S. Horike, D.H. Yasui, W. Powell, J.M. LaSalle, M. Meguro-Horike
  • Organizer: IIAS Research Conference 2014 ChromatinDecoding
  • Place of Presentation: 国際高等研究所（京都）
• [Presentation] 高次クロマチンダイナミクスを制御するPWS-ICの新たな役割 (2014)
  • Author(s): 堀家 慎一, Dag H. Yasui, Janine M. LaSalle, James L. Resnick, 目黒 牧子
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第３２回大会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山）
• [Presentation] 高次クロマチンダイナミクスを制御するインプリンティングセンターの新たな役割 (2014)
  • Author(s): 目黒牧子，堀家慎一
  • Organizer: 第８回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 伊藤国際学術研究センター（東京）
• [Presentation] 高次クロマチンダイナミクスを介したPWS-ICによる遺伝子発現制御機構の解析 (2014)
  • Author(s): 堀家 慎一, Dag H. Yasui, Janine M. LaSalle, James L. Resnick, 目黒 牧子
  • Organizer: 第８回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 伊藤国際学術研究センター（東京）
• [Presentation] 発達障害におけるエピジェネティクス研究 (2014)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 第57回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良）
  • Invited
• [Presentation] 父性発現遺伝子MAGEL2の遺伝子発現制御における染色体ダイナミクスの役割 (2013)
  • Author(s): 堀家慎一，Yasui DH，押村光雄，LaSalle JM，目黒ー堀家牧子
  • Organizer: 第7回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良）
• [Presentation] MeCP2 is required for chromatin higher-order structure and dynamics at the imprinted 15q11-q13 locus (2013)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 酵母からのエピジェネティクス研究へのメッセージ
  • Place of Presentation: グランディア芳泉（あわら）
• [Presentation] 神経疾患のジェネティクスとエピジェネティクス (2013)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 日本心理学会 第77回大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌）
  • Invited
• [Presentation] MeCP2 is required for chromatin higher-order structure and dynamics at the imprinted 15q11-q13 locus (2013)
  • Author(s): Horike S.
  • Organizer: Epigenomics of Common Diseases
  • Place of Presentation: Wellcome Trust Conference Centre（Cambridge, UK）
• [Presentation] 自閉症発症機序におけるエピゲノムの重要性～オキシトシンレセプタープロモーター領域のDNAメチル化解析～ (2013)
  • Author(s): 堀家慎一，岡田源作，棟居俊夫，東田陽博，横山茂，目黒ー堀家牧子
  • Organizer: 日本人類遺伝学会 第58回大会
  • Place of Presentation: 江陽グランドホテル（仙台）
• [Presentation] 15ｑ11-ｑ13領域の遺伝子発現制御における染色体ダイナミクスの役割 (2013)
  • Author(s): 堀家慎一，Yasui DH，押村光雄，LaSalle JM，目黒ー堀家牧子
  • Organizer: 第31回染色体ワークショップ・第12回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: ホテルおかだ（箱根）
• [Presentation] Long non-coding RNA, UBE3A-ATS is essential for long-range gene regulation and chromosome territory in 15q11-q13 imprinted locus (2013)
  • Author(s): 堀家慎一，Yasui DH，LaSalle JM，目黒ー堀家牧子
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸）
• [Presentation] A noncoding imprinted RNA, MESTIT1 is essential for the repression in cis of KLF14 (2012)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 62th Annual Meeting; The American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: the Moscone Center (San Francisco, USA)
  • Year and Date: 2012-11-06
• [Presentation] 広汎性神経発達障害に関連する15q11-q13ゲノム刷り込み領域のアレル特異的クロマチンダイナミクスの解析 (2012)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第57回大会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都）
  • Year and Date: 2012-10-24
• [Presentation] 自閉症とエピジェネティクス (2012)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 応用動物科学セミナー「エピジェネティクスの深淵」
  • Place of Presentation: 東京大学 弥生講堂一条ホール（東京都）
  • Year and Date: 2012-07-20
  • Invited
• [Presentation] PEG1/MEST遺伝子領域のゲノム刷り込み制御機構の解明 (2012)
  • Author(s): 堀家慎一
  • Organizer: 第6回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 学術総合センター（東京都）
  • Year and Date: 2012-05-14
• [Book] エピジェネティクスの産業応用 (2014)
  • Author(s): 目黒牧子，堀家慎一
  • Total Pages: 393
  • Publisher: シーエムシー出版