2020 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of non-genome replication during hematopoietic cell differentiation
| Project Area | Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance |
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| Project/Area Number |
19H05747
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
谷内 一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (20284573)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河本 宏 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (00343228)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | T細胞 / 非ゲノム情報 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞分裂を超えた細胞形質の継承過程ではゲノム情報の正確な複製に加え、DNAメチル化やヒストン翻訳後修飾などの化学修飾性コード、高次クロマチン構造、非コードRNAを含めた非ゲノム情報の継承が必須である。しかしながら、このような非ゲノム情報は可塑性を有し、それ故に書き換えによる細胞形質の改変が可能であり、多細胞生物に於いて同じゲノム情報を持ちながら多様な細胞種を生み出す基本原理として機能する。即ち、非ゲノム情報の状況に応じた改変と精密な複製を制御する分子機構の解明は医学/生物学の重要な課題である。しかしながら、多様な修飾が多階層で相互干渉する非ゲノム情報の複雑性により、非ゲノム情報がどのように複製されるのか、その理解に向けた取り組みは端緒に付いたばかりである
本研究課題では、血球系細胞分化を研究対象にし、1. DNAメチル化や.ヒストン修飾の維持と細胞分化、２.高次クロマチン構造の維持機構 に焦点をあて、細胞形質の継承と改変を制御する非ゲノム情報複製機構を解明することを目的とした研究計画を構築した。具体的には、Crispr/Cas9の系用いた網羅的な分子機能喪失系を構築し、CD8遺伝子の発現維持機構、RNA splicing制御機構、T細胞系列維持機構、を標的に非ゲノム情報の複製に重要な分子の網羅的探索を行う。同時に高次クロマチン構造の形成と維持に関わる核タンパクの同定とその機能解析を実施する。核タンパク質に薬剤誘導的にE3ユビキチンライゲースとの結合を誘導する標識配列を付与し、核タンパクの一過性の発現消失を誘導する系を構築する。
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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
本課題ではT細胞分化過程での細胞形質の維持に必須の分子の同定を目的に、Crispr/Cas9を用いた網羅的な分子機能喪失系を構築し、非ゲノム情報の複製に重要な分子の網羅的探索を行う。その方法として、Pax5の発現誘導をT細胞からB細胞への細胞形質転換の指標とし、Pax5遺伝子の発現をDsRed蛍光タンパクの発現で可視化するレポーターアレルを持つ遺伝子改変マウスを作製する。現在キメラマウスの作製まで行った段階である。またレトロウイルスgRNAライブラリーをCas9Tgマウス由来のCD8T細胞に導入し、CD8の発現が優位に低下した細胞を分離し、対称群に比し濃縮されたgRNAを同定するためにライブラリー作製を行い、NGS解析の結果をまっている所である。
またThpok遺伝子座を中心とした高次クロマチン構造形成に必須のBcl11b転写因子の薬剤誘導的な分解系を構築するも目的で領域内共同研究を開始し、オーキシンデグロン(AID)に必要なタグ配列をBcl11bに挿入したマウスを作製した。
以上、計画した研究は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も非ゲノム情報の複製に関与する分子の同定を目的に、CD8遺伝子発現維持に関与する分子の同定を行う。またPax5レポーターを確立し、同様のスクリーニングを実施する。Crispr/Cas9を用いた網羅的な分子機能喪失系を用い、Cbfb遺伝子座でのRNAスプライシング制御に関わる分子の探索、CD4遺伝子サイレンシング維持に関与する分子の探索も行う。
またBcl11b転写因子の薬剤誘導的分解系を確立し、高次クロマチン構造維持でのBcl11bの役割を明らかにする。Bcl11b転写因子と会合する分子の網羅的同定を可能にする実験系を構築し、どの様な分子を介してBcl11bが高次クロマチ構造形成に関与するのか明らかにする。
また、領域内共同研究により領域内共同研究により１細胞DNAメチル化解析を行い、不完全なCD4遺伝子サイレンシング状態でのDNAメチル化状態の感知と複製機構の解明を行う。
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[Journal Article] TGF-β suppresses type 2 immunity to cancer2020
Author(s)
Liu Ming、Kuo Fengshen、Capistrano Kristelle J.、Kang Davina、Nixon Briana G.、Shi Wei、Chou Chun、Do Mytrang H.、Stamatiades Efstathios G.、Gao Shengyu、Li Shun、Chen Yingbei、Hsieh James J.、Hakimi A. Ari、Taniuchi Ichiro、Chan Timothy A.、Li Ming O.
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Journal Title
Nature
Volume: 587
Pages: 115～120
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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