2016 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) |
永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任講師 (10587348)
岡田 由紀 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (60546430)
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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 |
精子クロマチンは核凝集過程でその大部分がプロタミンと呼ばれる精子特異的塩基性蛋白に置換されるが、近年僅か（数％）に残存する精子残存ヒストンの機能に注目が集まっている。しかし精子クロマチンは可溶化が困難であることからNGSを用いた解析が難しく、ここ数年相反する報告が出され混沌とした状況である。我々はこの問題を解決して、精子クロマチンにおける残存ヒストンの局在を同定し、その経世代効果を解明することを目的としている。
今年度の成果の概要は以下の通りである
1. 本領域の中核となる技術であるHi-C法を構築した。in situ Hi-C法を用い、コヒーシンの有無、コヒーシンローダーの有無、CTCFの有無が染色体高次構造に与える影響をHeLa細胞で解析したところ、コヒーシン、コヒーシンローダーの欠失は染色体のTADと呼ばれる染色体上の大きな機能ドメインを失わせることが判明した。一方、CTCFの欠失はTADの消失とは無関係であった。現在、細胞周期におけるTADの変動について鋭意解析中である。
2. コヒーシンサブユニットであるSMC3をマウスの脳より特異的にKOし、その影響を調べたところ、有意にKOマウスでは樹状突起が複雑化しており、キノコ型スパインの減少が観察された。また、KOマウスでは不安行動が多く見られた。これらの成果はコヒーシン病患者の自閉症様症状をうまく説明できるかもしれない。本成果はJournal of Experimental Medicine(IF=11.24)に掲載された。
3. in vitroの転写再構成系において、コヒーシンの欠損がRNA PolIIのC末の異常なリン酸化を促進することが判明した。
共同研究については、今井らとHi-C、伊藤、中井とHi-C解析技法についての共同研究を、広田らとはM期における染色体高次構造の研究を展開中である。
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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
Hi-C技法を確立したため、今後、本領域のテーマである染色体の構築原理、OSの理解が加速度的に進むため、現在、班内で共同研究が活発になりつつある。特に、平野・大杉班との共同研究により、精子クロマチンの可溶化の障害となっているプロタミンを人為的に除去することに成功した。これにより、精子クロマチンの殆どを可溶化することができ、各種ヒストン抗体を用いてChIP-seqを行った。その結果、精子残存ヒストンの大部分は非遺伝子領域に局在すること、一方遺伝子領域には特定のヒストン（修飾・バリアント）が局在することを見出している。
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| Strategy for Future Research Activity |
班内共同研究を拡張し、高次構造DBの充実につなげる。
また、本研究で見出した、遺伝子領域に局在するバリアントは、その機能や生理学的な性質が未知であることから、今後はこのバリアントを中心としたNGS解析および遺伝子改変技術を用いた生理機能の解析を行う予定である。
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[Journal Article] Decreased cohesin in the brain leads to defective synapse development and anxiety-related behavior.2017
Author(s)
Fujita Y, Masuda K, Bando M, Nakato R, Katou Y, Tanaka T, Nakayama M, Takao K, Miyakawa T, Tanaka T, Ago Y, Hashimoto H, Shirahige K, Yamashita T.
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Journal Title
J Exp Med.
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis2017
Author(s)
Ueda J., Harada A., Urahama T., Machida S., Maehara K., Hada M., Makino Y., Nogami J., Horikoshi N., Osakabe A., Taguchi H., Tanaka H., Tachiwana H., Yao T., Yamada M., Iwamoto T., Isotani A., Ikawa M., Tachibana T., Okada Y., Kimura H., Ohkawa Y., Kurumizaka H., Yamagata K.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 18(3)
Pages: 593-600
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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