2021 Fiscal Year Annual Research Report
複製サイクルにおけるエピゲノム情報と高次クロマチン構造との連携の解明
| Project Area | Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance |
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| Project/Area Number |
19H05744
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
油谷 浩幸 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任研究員 (10202657)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 隆 大阪大学, 蛋白質研究所, 招へい教授 (70272854)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | １細胞解析 / クロマチン高次構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エピゲノム情報が非対称分裂現象の過程でどのように複製され、変化するかを明らかにするために１細胞マルチオミクス解析技術を確立すべく、研究開発を進めた。
AFPを産生する胃がんオルガノイド細胞株を用いて一細胞トランスクリプトームおよびATAC解析を実施し、オルガノイド細胞集団内において肝細胞あるいは腸管細胞それぞれに特異的な遺伝子発現を示す異なる細胞系譜の細胞が混在していた。ALB/AFP遺伝子座においてHi-C解析により同定された複数のエンハンサー領域についてゲノム編集を用いて転写制御への影響を検討した。ロングリードシーケンサーを用いた一細胞RNAアイソフォームの解析により、肝細胞系譜への分化に伴いアイソフォームが変化する転写因子が複数観察された。
１細胞レベルのマルチオミクス解析による非ゲノム情報複製の解明に向けて、１細胞Hi-Cと１細胞RNA-seqを融合させる新技術の開発を継続するとともに、造血幹細胞が細胞分裂を経て自己複製あるいは分化する際、非ゲノム情報としてのクロマチン高次構造が細胞形質と共に継承されるメカニズムについて１細胞レベルの解析を実施した。造血幹細胞を用いた研究は新学術領域内共同研究として岩間らと実施した。単離した１個の造血幹細胞の細胞分裂で生み出される２つの娘細胞ペアの間で遺伝子発現および細胞核内空間における染色体配置を比較したところ、遺伝子発現も染色体配置共に類似性の高いペア、どちらの類似性も低いペア、遺伝子発現の類似性は低いが染色体配置の類似性は高いペア、の３通りのパターンの存在が観察した。この結果は、造血幹細胞の非対称細胞分裂に際し、遺伝子発現の変化が染色体配置の変化よりも先行することを示唆するものと考えられた。
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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
一細胞解像度のトランスクリプトームとオープンクロマチン情報を統合するマルチオミクス情報解析、ロングリードシーケンス法による一細胞RNA解析を継続した。
新たに開発したトランスクリプトームおよびHi-C同時解析技術による取得データの品質が安定し、この方法を用いて造血幹細胞分裂に関する最初の生物学的知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
肝細胞分化に伴うALB/AFP遺伝子座の転写制御のスイッチについて継続する。
造血幹細胞の娘細胞においてはクロマチン高次構造だけでも細胞種を推定できる可能性が示唆されたことから、造血幹細胞から分化する各種前駆細胞を単離精製して同様の解析を行い、娘細胞のデータと比較する。クロマチン高次構造に基づく娘細胞のクラスタリング解析を行い、各クラスターのマーカーとなる発現遺伝子探索も予定する。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Bivalent-histone-marked immediate-early gene regulation is vital for VEGF-responsive angiogenesis.2022
Author(s)
Kanki Y, Muramatsu M, Miyamura Y, Kikuchi K, Higashijima Y, Nakaki R, Suehiro JI, Sasaki Y, Kubota Y, Koseki H, Morioka H, Kodama T, Nakao M, Kurotaki D, Aburatani H, Minami T.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 38
Pages: 110332
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Spatiotemporal dynamics of SETD5-containing NCoR-HDAC3 complex determines enhancer activation for adipogenesis.2021
Author(s)
Matsumura Y, Ito R, Yajima A, Yamaguchi R, Tanaka T, Kawamura T, Magoori K, Abe Y, Uchida A, Yoneshiro T, Hirakawa H, Zhang J, Arai M, Yang C, Yang G, Takahashi H, Fujihashi H, Nakaki R, Yamamoto S, Ota S, Tsutsumi S, Inoue SI, Kimura H, Wada Y, Kodama T, Inagaki T, Osborne TF, Aburatani H, Node K, Sakai J.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 12
Pages: 7045
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Genetic and epigenetic basis of hepatoblastoma diversity.2021
Author(s)
Nagae G, Yamamoto S, Fujita M, Fujita T, Nonaka A, Umeda T, Fukuda S, Tatsuno K, Maejima K, Hayashi A, Kurihara S, Kojima M, Hishiki T, Watanabe K, Ida K, Yano M, Hiyama Y, Tanaka Y, Inoue T, Ueda H, Nakagawa H, Aburatani H, Hiyama E.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 12
Pages: 5423
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Ubiquitination dependent and independent repression of target genes by SETDB1 reveals a context dependent role for its methyltransferase activity during adipogenesis.2021
Author(s)
Zhang J, Matsumura Y, Kano Y, Yoshida A, Kawamura T, Hirakawa H, Inagaki T, Tanaka T, Kimura H, Yanagi S, Fukami K, Doi T, Osborne TF, Kodama T, Aburatani H, Sakai J.
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Journal Title
Genes Cells.
Volume: 26
Pages: 513-529
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] TET1 upregulation drives cancer cell growth through aberrant enhancer hydroxymethylation of HMGA2 in hepatocellular carcinoma.2021
Author(s)
Shirai K, Nagae G, Seki M, Kudo Y, Kamio A, Hayashi A, Okabe A, Ota S, Tsutsumi S, Fujita T, Yamamoto S, Nakaki R, Kanki Y, Osawa T, Midorikawa Y, Tateishi K, Ichinose M, Aburatani H.
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Journal Title
Cancer Sci.
Volume: 112
Pages: 2855-2869
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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