2022 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of chromatin replication associated with stem cell fate decision
| Project Area | Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance |
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| Project/Area Number |
19H05746
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩間 厚志 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70244126)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北村 俊雄 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 名誉教授 (20282527)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 造血幹細胞 / 自己複製 / クロマチン高次構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
造血幹細胞の細胞分裂により生み出される2つの娘細胞の細胞形質と高次クロマチン構造をペアとして１細胞解析することで、造血幹細胞の対称分裂と非対称分裂におけるクロマチン高次構造の継承の実態とその細胞形質変化への関わりを解明する。共同研究者の永野はHi-CデータとRNA-seqデータを同じ1細胞から同時取得するための新技術を開発した。この新技術を用い、造血幹細胞の娘細胞ペアのHi-Cデータを比較したところ、同じ幹細胞から生み出されたペア同士の染色体テリトリー配列の相関がそれ以外に比べ高い傾向にあることが分かった。娘細胞ペアの1細胞RNA-seq解析では、娘細胞ペアの片方のtranscriptomeが多能性幹細胞より下流の骨髄球系前駆細胞の特徴を示すものが頻度は少ないものの同定された。これは明らかな非対称性分裂を示すペアがあることを示しており、非対称性分裂がある一定頻度で起こっているものと考えられた。すでに若齢造血幹細胞の娘細胞ペアに加えて加齢造血幹細胞の娘細胞ペアのHi-CデータとRNA-seqデータの取得は終了している。今後は両データを統合することにより、造血幹細胞の対称分裂と非対称分裂におけるクロマチン高次構造の継承の実態と明らかにする。分担研究者の北村は、造血器腫瘍で認められるC末端欠失型ASXL1変異(ASXL1-MT)の機能解析を行い、ASXL1-MTノックインマウスでは炎症性マクロファージが増加し、動脈硬化が増悪することを明らかにし、その詳細な機序の解析を進めている。
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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
娘細胞ペアの1細胞RNA-seq解析では、娘細胞ペアの片方のtranscriptomeが多能性幹細胞より下流の骨髄球系前駆細胞の特徴を示すものが頻度は少ないものの同定された。これは明らかな非対称性分裂を示すペアがあることを示しており、非対称性分裂がある一定頻度で起こっていることを示しており、解析系がうまく機能していることが確認された。
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| Strategy for Future Research Activity |
【研究項目1】 造血幹細胞の細胞運命を規定するクロマチン複製様式の同定(岩間)
岩間は、造血幹細胞の細胞分裂により生み出される2つの娘細胞の細胞形質と高次クロマチン構造をペアとして１細胞解析することで、造血幹細胞の対称分裂と非対称分裂におけるクロマチン高次構造の継承の実態とその細胞形質変化への関わりを解明する。娘細胞ペアの1細胞RNA-seq解析データをHi-Cデータから得られる高次クロマチン構造と統合して解析を進める。また、加齢マウスの造血幹細胞を用いた娘細胞ペアの解析も実施する。
【研究項目2】 非ゲノム情報調節因子ASXL1 によるクロマチン複製制御機構の解明(北村・岩間)
分担研究者の北村は、造血器腫瘍で認められるC末端欠失型ASXL1変異(ASXL1-MT)の機能解析を行い、ASXL1-MTによるエピゲノム異常と造血幹細胞機能異常・造血腫瘍発症への関与を明らかにする。
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[Journal Article] Epigenetic memories inscribed in chromatin accessibility in aged hematopoietic stem cells.2022
Author(s)
Itokawa N, Oshima M, Koide S, Takayama N, Kuribayashi W, Nakajima-Takagi Y, Aoyama K, Yamazaki S, Yamaguchi K, Furukawa Y, Eto K, Iwama A.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 2691
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] YAP1/TAZ activity maintains vascular integrity and organismal survival.2022
Author(s)
Uemura S, Yamashita M, Aoyama K, Yokomizo T, Oshima M, Nishio M, Masuko M, Takizawa J, Sone H, Yamada Y, Suzuki A, and Iwama A.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun
Volume: 619
Pages: 117-123
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High prevalence of myeloid malignancies in progeria with Werner syndrome is associated with p53 insufficiency.2022
Author(s)
Kato H, Maezawa Y, Nishijima D, Iwamoto E, Takeda J, Kanamori T, Yamaga M, Mishina T, Takeda Y, Izumi S, Hino Y, Nishi H, Ishiko J, Takeuchi M, Kaneko H, Koshizaka M, Mimura N, Kuzuya M, Sakaida E, Takemoto M, Shiraishi Y, Miyano S, Ogawa S, Iwama A, Sanada M, Yokote K.
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Journal Title
Experimental Hematology
Volume: 109
Pages: 11-17
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Unraveling unique features of plasma cell clones in POEMS syndrome by single-cell analysis.2022
Author(s)
Isshiki Y, Oshima M, Mimura N, Kayamori K, Miyamoto-Nagai Y, Seki M, Nakajima-Takagi Y, Kanamori T, Iwamoto E, Muto T, Tsukamoto S, Takeda Y, Ohwada C, Misawa S, Ikeda JI, Sanada M, Kuwabara S, Suzuki Y, Sakaida E, Nakaseko C, Iwama A.
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Journal Title
JCI Insight
Volume: 7
Pages: e151482
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] PCGF1-PRC1 links chromatin repression with DNA replication during hematopoietic cell lineage commitment.2022
Author(s)
4.Takano J, Ito S, Dong Y, Sharif J, Nakajima-Takagi Y, Umeyama T, Han YW, Isono K, Kondo T, Iizuka Y, Miyai T, Mizutani-Koseki Y, Ikegaya M, Sakihara M, Nakayama M, Ohara O, Hasegawa Y, Hashimoto K, Arner E, Klose RJ, Iwama A, Koseki H, and Ikawa T.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 715
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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