性染色体ヘテロクロマチンが規定する性スペクトラム

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Spectrum of the Sex: a continuity of phenotypes between female and male
• Project/Area Number: 17H06426
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長尾 恒治 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60426575)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 性スペクトラム / エピジェネティクス / X染色体不活性化

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類では、X染色体の数がオスでは1本、メスでは2本となっており、X染色体連鎖遺伝子の遺伝子量が雌雄の間で異なっている。哺乳類には性染色体の遺伝子量を保証するため、X染色体不活性化という巧妙な遺伝子量補償機構が存在し、2本のX染色体のうち一方は、不活性化X染色体という巨大なヘテロクロマチン構造 (バー小体と呼ばれる)として体細胞では核内に保持される。我々は、不活性化X染色体の凝縮構造が、不活性化X染色体構築のマスターレギュレーターである非コードRNA XISTの下流で働くSMCHD1-HBiX1複合体によって作られることを、これまで報告してきた。また、不活性X染色体は二つの異なる抑制型ヒストン修飾 H3K9me3とH3K27me3のいずれかで全域が覆われるという特徴的な構造をしている。この特徴的なヒストン修飾とSMCHD1との関係を明らかにするため、Smchd1を欠損するマウス胎仔線維芽細胞 (MEF)やエピブラスト幹細胞 (EpiSCs)で、 アリル特異的ChIP-seq, RNA-seq解析を行った。Smchd1欠損下では不活性X染色体上のH3K9me3修飾領域が減退し、H3K27me3修飾領域が増大すること、この異常は不活性X染色体上の遺伝子の脱抑制がまだあまり見られないEpiSCsで、すでに起こっていることを見出した。このことから、Smchd1によって不活性X染色体上に適切なH3K9me3, H3K27me3領域が作られることが、X染色体不活性化の維持に必要であると考えられた。この成果は、Ichihara et al., (2022) Developmentとして発表した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Polycomb repressive complexes 1 and 2 are each essential for maintenance of X inactivation in extra-embryonic lineages (2023)
  • Author(s): Masui, O., Corbel, C., Nagao, K., Endo, T.A., Kezuka, F., Diabangouaya, P., Nakayama, M., Kumon, M., Koseki, Y., Obuse, C., Koseki, H., and Heard, E.
  • Journal Title: Nature Cell Biology Volume: 25 Pages: 134～144
  • DOI: 10.1038/s41556-022-01047-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SmcHD1 underlies the formation of H3K9me3 blocks on the inactive X chromosome in mice (2022)
  • Author(s): Ichihara, S., *Nagao, K., Sakaguchi, T., Obuse, C., and *Sado, T.
  • Journal Title: Development Volume: 149 Pages: -
  • DOI: 10.1242/dev.200864
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RNaseH2A downregulation drives inflammatory gene expression via genomic DNA fragmentation in senescent and cancer cells (2022)
  • Author(s): Sugawara, S., Okada, R., Loo, T.M., Tanaka, H., Miyata, K., Chiba, M., Kawasaki, H., Katoh, K., Kaji, S., Maezawa, Y., Yokote, K., Nakayama, M., Oshima, M., Nagao, K., Obuse, C., Nagayama, S., Takubo, K., Nakanishi, A., Kanemaki, M.T., Hara, E., and Takahashi A.
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 5 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04369-7
  • Peer Reviewed / Open Access