2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Chromosome Orchestration System |
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15H05976
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
白髭 克彦 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (90273854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 由紀 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 特任准教授 (60546430)
永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (10587348)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ゲノム / 発現制御 / 生体生命情報学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では細胞分化過程における染色体OSを解明することを目的とする。具体的には、分化過程における染色体高次構造と染色体機能を司るタンパク群の染色体上の配置を継時的に計測し、「染色体OS情報プラットフォーム」に供する。特にコヒーシンに焦点を当てた転写の再構成系を構築し、領域内でのモデル染色体の構築に役立てるとともに、プラットフォームにより予測される分化過程での新規染色体機能の連携機構の検証に用いる。これらの解析により、哺乳類細胞の分化過程における染色体OSの分子基盤、特に染色体高次構造変化による並列シークエンス解析技術の発展応用・最適化を目指す。さらに他班との連携により、有糸減数分裂過程の染色体3D、4D情報を得て、染色体OS情報プラットフォームの構築とモデル染色体の検証に貢献することを目的としている。そのため、平成27年度は、A)様々な細胞腫における基本4D情報の取得（領域内技術連携）を目指し、伊藤、深川、岡田、永江(分担者)との連携のもとにChIA-PETを用いた4D解析系の構築に着手した。また、B)ESおよびiPS細胞の神経分化系を構築し、大脳皮質神経細胞への分化段階における継時的な染色体構造変化（4D情報）を解析するための基盤を整えた。さらに、C)コヒーシンを介した転写制御機構の解明に向けた転写の試験管内再構成系の開発を行った。分担者の岡田はD)非常に高度に核凝集した成熟精子の染色体4D構造を解明すべく、従来のクロマチン解析には用いられてこなかったクロマチン断片化方法の検討や、分子シャペロンを用いて人為的にこの高次クロマチン構造を解消する方法の開発を試みた（後者は平野・大杉班との連携）。その結果いずれの方法においても目的のDNA断片を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ChIA-PET解析を確立するにあたり抗体の選択で試行錯誤を重ねる必要があった。最終的に、永江とともにRNA PolIIおよび、ヒストンH3K27ac修飾、コヒーシンRAD21について解析を行い、伊藤らとの連携によりChIA-PET解析のための情報基盤は整備されつつある。神経分化系についてはES細胞を用いた系とiPS細胞を用いた系（フィラデルフィアこども病院との共同研究）を現在までに構築しており、iPSを用いた系では転写産物解析、エピゲノム制御因子のChIP-seq解析までを終えた。さらに、コヒーシンを介した転写制御機構の解明に向けた転写の試験管内再構成系の開発では、ほぼ、系の構築を終了し、コヒーシンがポリメラーゼのプロモーターでの停止に必要であるとの知見を得た。岡田は成熟精子の効率よいクロマチン断片化方法を２つ開発することができた。永江は癌細胞株を用いてCapture Hi-C（CHi-C）法の検討を行った。bait RNA プローブにSureSelect All ExonV5 +Regulatory (Life Technologies)セットを用いることで、プロモーターやエンハンサーを含むクロマチン相互作用を効率よく検出することができ、対象領域のTADブロックも明瞭に検出できた。得られたCHi-Cデータより対象領域を含むプローブのみに限定して4C-seq様に可視化できるプログラムも作成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ChIA-PET解析では膨大な細胞数が必要であるため、比較的少数の細胞でも実施可能なHi-C解析を並行して導入する。28年度中にこれらの解析系を領域全体で共有開始できるように実験基盤、情報基盤を整備する。また、当初の目的であった、分化系について、できるだけ早くこれらの手法を用いて染色体4D構造の解析を進める。試験内再構成系については転写におけるコヒーシンローダー、コヒーシンの役割をかなり絞れた段階にあるので、今後検証を進めていく。岡田は28年度中にまず成熟精子クロマチンの3D情報を得る予定である。
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[Journal Article] DNMT3A R882 mutants interact with polycomb proteins to block haematopoietic stem and leukaemic cell differentiation.2016
Author(s)
Koya J, Kataoka K, Sato T, Bando M, Kato Y, Tsuruta-Kishino T, Kobayashi H, Narukawa K, Miyoshi H, Shirahige K, Kurokawa M.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 7
Pages: 10924
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The transcription factor ATF7 mediates lipopolysaccharide-induced epigenetic changes in macrophages involved in innate immunological memory.2015
Author(s)
Yoshida K, Maekawa T, Zhu Y, Renard-Guillet C, Chatton B, Inoue K, Uchiyama T, Ishibashi K, Yamada T, Ohno N, Shirahige K, Okada-Hatakeyama M, Ishii S.
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Journal Title
Nat Immunol.
Volume: 16(10)
Pages: 1034-43
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Esco1 Acetylates Cohesin via a Mechanism Different from That of Esco2.2015
Author(s)
Minamino M, Ishibashi M, Nakato R, Akiyama K, Tanaka H, Kato Y, Negishi L, Hirota T, Sutani T, Bando M, Shirahige K.
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Journal Title
Curr Biol.
Volume: 25(13)
Pages: 1694-706
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Assembly of Slx4 signaling complexes behind DNA replication forks.2015
Author(s)
Balint A, Kim T, Gallo D, Cussiol JR, Bastos de Oliveira FM, Yimit A, Ou J, Nakato R, Gurevich A, Shirahige K, Smolka MB, Zhang Z, Brown GW.
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Journal Title
EMBO J.
Volume: 34(16)
Pages: 2182-97
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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