2014 Fiscal Year Annual Research Report
計測と再構築による生細胞内クロマチンダイナミクスの高次元的理解
Project Area | Dynamic chromatin structure and function |
Project/Area Number |
25116005
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
木村 宏 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (30241392)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山縣 一夫 大阪大学, 微生物病研究所, 特任准教授 (10361312)
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Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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Keywords | 発生・分化 / ゲノム / 細胞・組織 / バイオテクノロジー / シグナル伝達 / 遺伝子発現制御 / クロマチン / エピジェネティクス |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、クロマチン動態の正確な「計測」と再構成ポリヌクレオソームを用いた「再構築」を行い、生細胞や生物個体におけるクロマチンの動的変化とその機能発現における意義を明らかにすることを目的として行っている。本年度は、転写活性化とヒストン修飾の動態に関する研究を主に行った。 活性化型RNAポリメラーゼII(RNAP2)の指標となるリン酸化修飾をFabLEM法により検出し、RNAP2による転写の開始と伸長のキネティクスを生細胞で計測した。転写の開始と伸長時に見られるRNAP2の最大サブユニットのC末端領域(CTD)のセリン残基のリン酸化に修飾に特異的なモノクローナル抗体を作成し、それらの蛍光標識Fabを生細胞計測に用いた。モデル系として、ステロイドホルモンの一種であるグルココルチコイドで誘導される遺伝子アレイの転写活性化を計測した。これらの計測データなどを元に、転写活性化のキネティクパラメータを求めた結果、転写開始の効率が10%程度であるのに対して、開始から伸長への移行は80%以上の高効率で起こることがわかった。さらに、転写活性化のキネティクスにヒストン修飾がどのように影響を与えるのかを調べるたところ、ヒストンH3K27のアセチル化(H3K27ac)がホルモン誘導前から遺伝子アレイ上に濃縮されていることが明らかになった。H3K27acのレベルと転写活性化の関係を解析した結果、ホルモン刺激前にH3K27acレベルが高い細胞では転写因子の遺伝子アレイへの集積とRNAポリメラーゼIIの転写開始から伸長への移行が促進されることが分かった。H3K27acによる転写制御には、アセチル化結合ドメインを持つアセチル化酵素であるp300と巨大転写伸長複合体を介してRNAポリメラーゼIIの伸長反応を促進すると考えられた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
FabLEM法を用いて、転写活性化におけるヒストン修飾の役割を明らかにした意義は大きいと考えている。
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Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究体制を継続し、培養細胞を用いた系で詳細な解析を行いつつ、動物個体を用いた系で発生や分化に伴うクロマチン動態を明らかにしていく。また、次年度以降は「再構成」系にも取り組む。
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Research Products
(36 results)
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[Journal Article] Phenotype Specific Analyses Reveal Distinct Regulatory Mechanism for Chronically Activated p53.2015
Author(s)
Kirschner K, Samarajiwa SA, Cairns JM, Menon S, Pérez-Mancera PA, Tomimatsu K, Bermejo-Rodriguez C, Ito Y, Chandra T, Narita M, Lyons SK, Lynch AG, Kimura H, Ohbayashi T, Tavaré S, Narita M.
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Journal Title
PLoS Genet
Volume: 11
Pages: e1005053
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Regulation of RNA polymerase II activation by histone acetylation in single living cells.2014
Author(s)
Stasevich TJ, Hayashi-Takanaka Y, Sato Y, Maehara K, Ohkawa Y, Sakata-Sogawa K, Tokunaga M, Nagase T, Nozaki N, McNally JG, Kimura H.
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Journal Title
Nature.
Volume: 516
Pages: 272-275
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] DNA methylation reader MECP2: cell type- and differentiation stage-specific protein distribution.2014
Author(s)
Song C, Feodorova Y, Guy J, Peichl L, Jost KL, Kimura H, Cardoso MC, Bird A, Leonhardt H, Joffe B, Solovei I.
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Journal Title
Epigenetics Chromatin
Volume: 7
Pages: 17
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Histone H4 Lys 20 monomethylation of the CENP-A nucleosome is essential for kinetochore assembly.2014
Author(s)
Hori T, Shang WH, Toyoda A, Misu S, Monma N, Ikeo K, Molina O, Vargiu G, Fujiyama A, Kimura H, Earnshaw WC, Fukagawa T.
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Journal Title
Dev Cell
Volume: 29
Pages: 740-749
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Loss of histone H4K20 trimethylation predicts poor prognosis in breast cancer and is associated with invasive activity.2014
Author(s)
Yokoyama Y, Matsumoto A, Hieda M, Shinchi Y, Ogihara E, Hamada M, Nishioka Y, Kimura H, Yoshidome K, Tsujimoto M, Matsuura N.
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Journal Title
Breast Cancer Res
Volume: 16
Pages: R66.
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Heterochromatin dynamics during the differentiation process revealed by the DNA methylation reporter mouse, MethylRO.2014
Author(s)
Ueda J, Maehara K, Mashiko D, Ichinose T, Yao T, Hori M, Sato Y, Kimura H, Ohkawa Y, Yamagata K.
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Journal Title
Stem Cell Reports
Volume: 2
Pages: 910-924
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Glycolytic genes are targets of the nuclear receptor Ad4BP/SF-1.2014
Author(s)
Baba T, Otake H, Sato T, Miyabayashi K, Shishido Y, Wang CY, Shima Y, Kimura H, Yagi M, Ishihara Y, Hino S, Ogawa H, Nakao M, Yamazaki T, Kang D, Ohkawa Y, Suyama M, Chung BC, Morohashi K.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 5
Pages: 3634
DOI
Peer Reviewed
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