2015 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 |
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25116005
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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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 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (10361312)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 遺伝子発現制御 / ゲノム / 発生・分化 / クロマチン / エピジェネティクス / バイオテクノロジー / 細胞・組織 / シグナル伝達 |
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| 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で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、ヒストンH4K20モノメチル化（H4K20me1）特異的mintbody（modification-specific intracellular antibody）を用いた解析を中心に進めた。H4K20me1-mintbodyとmCherry融合PCNA（proliferating cell nuclear antigen；DNA複製蛋白質）を発現する雌マウス細胞を樹立し、H4K20me1が濃縮する不活性X染色体の複製タイミングを解析した。その結果、条件的ヘテロクロマチンである不活性X染色体は、S期のちょうど中間で複製を開始し、その2-3時間後に複製を終了することが明らかになった。不活性X染色体の複製後には、構成的ヘテロクロマチンが約2時間かけて複製してS期が終了した。また、核と細胞質のH4K20me1-mintbodyの蛍光強度を比較することで、細胞周期に依存したH4K20me1レベルの変化を追跡することも可能となり、H4K20me1レベルはM期にピークに達し、S期の中期まで徐々に低下したのち、G2期に急激に上昇する様子が計測できた。また、H4K20m1-mintbodyの構造解析と変異体解析を行い、細胞内で機能的発現に重要なアミノ酸を同定した。これらの結果は、H4K20me1のダイナミクスの生理的意義の解明にとって重要であるほか、新たなmintbodyの開発にとっても重要な成果といえる。
ヒストンバリアントの解析においては、精巣特異的なH3バリアントであるH3tのノックアウトマウスの解析を行い、H3tが生殖細胞の分化に必須な役割を果たすことを明らかにした。
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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法やmintbodyを用いた生細胞解析により、クロマチンダイナミクスと転写制御に関する多くの新規知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究体制を継続し、さらに発展させる。具体的には、培養細胞を用いた系で転写活性化や細胞分化に伴うクロマチンダイナミクスの詳細な解析を行う。また、動物個体を用いた系で発生や分化に伴うクロマチンダイナミクスを明らかにしていく。
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Research Products
(46 results)
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[Journal Article] In vivo tracking of histone H3 lysine 9 acetylation in Xenopus laevis during tail regeneration.2016
Author(s)
Suzuki M, Takagi C, Miura S, Sakane Y, Suzuki M, Sakuma T, Sakamoto N, Endo T, Kamei Y, Sato Y, Kimura H, Yamamoto T, Ueno N, Suzuki KT
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Journal Title
Genes Cells
Volume: 21
Pages: 358-369
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Histone H3.5 forms an unstable nucleosome and accumulates around transcription start sites in human testis.2016
Author(s)
Urahama T, Harada A, Maehara K, Horikoshi N, Sato K, Sato Y, Shiraishi K, Sugino N, Osakabe A, Tachiwana H, Kagawa W, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H
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Journal Title
Epigenetics Chromatin
Volume: 9
Pages: 2
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells.2016
Author(s)
Kaimori JY, Maehara K, Hayashi-Takanaka Y, Harada A, Fukuda M, Yamamoto S, Ichimaru N, Umehara T, Yokoyama S, Matsuda R, Ikura T, Nagao K, Obuse C, Nozaki N, Takahara S, Takao T, Ohkawa Y, Kimura H, Isaka Y
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 6
Pages: 24318
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Chromatin-prebound Crm1 recruits Nup98-HoxA9 fusion to induce aberrant expression of Hox cluster genes.2016
Author(s)
Oka M, Mura S, Yamada K, Sangel P, Hirata S, Maehara K, Kawakami K, Tachibana T, Ohkawa Y, Kimura H, Yoneda Y
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Journal Title
eLIFE
Volume: 5
Pages: e09540
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Nucleosome compaction facilitates HP1γ binding to methylated H3K9.2015
Author(s)
Mishima Y, Jayasinghe CD, Lu K, Otani J, Shirakawa M, Kawakami T, Kimura H, Hojo H, Carlton P, Tajima S, Suetake I
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Journal Title
Nucleic Acids Res
Volume: 43
Pages: 10200-10212
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] STAT5 Orchestrates Local Epigenetic Changes for Chromatin Accessibility and Rearrangements by Direct Binding to the TCRγ Locus.2015
Author(s)
Wagatsuma K, Tani-ichi S, Liang B, Shitara S, Ishihara K, Abe M, Miyachi H, Kitano S, Hara T, Nanno M, Ishikawa H, Sakimura K, Nakao M, Kimura H, Ikuta K
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Journal Title
J Immunol
Volume: 195
Pages: 1804-1814
DOI
Peer Reviewed
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