2016 Fiscal Year Research-status Report
LINE1配列のストランド特異的分布とMARを介したクロマチン制御機構の解明
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16K07196
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
堀家 慎一 金沢大学, 学際科学実験センター, 准教授 (40448311)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | クロマチン / ノンコーディングRNA / 核マトリクス / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究で，親由来の明らかなヒト15番染色体を1本保持したマウスニューロン様細胞株F12を樹立し，15q11-q13領域のゲノムインプリンティング制御メカニズムの解明に取り組んできた。ゲノムインプリンティングと反復配列の関連は，数多くの論文で報告されており，15q11-q13領域に関してはLINE1配列がDNAストランド特異的高密度分布をとることが見出されている。そこで，このLINE1配列のストランド特異的高密度分布を示す領域のBACをプローブにDNA-FISH解析を行った結果，神経細胞でのみ父片アレル特異的にクロマチンが大きく広がった脱凝集構造をとることを明らかにした。興味深いことに，クロマチン脱凝集を呈する領域は，LINE1の特徴的分布を示す領域と完全に一致する。また，LINE1配列のストランド特異的高密度分布を示す領域内のMAR(PWS-IC)を欠失させると，本来凝集している母方アレルにおいてもクロマチン脱凝集構造が出現するなど，LINE1配列がMARを介した染色体ドメインレベルのクロマチン構造形成に寄与している可能性が示唆される。そこで，本年はLINE1配列に結合するSATB1というMAR結合タンパク質に着目し，その欠損細胞株並びに過剰発現細胞株を樹立し，15q11-q13領域のクロマチン脱凝集と遺伝子発現がどのように変化するか明らかにしようと考えた。その結果，SATB1の発現量と15q11-q13領域のクロマチン脱凝集の程度に正の相関があることが明らかになり，LINE1 RNAが細胞核内の足場（核マトリクス）として機能することでゲノムを三次元的に組織化し，染色体ドメインレベルの遺伝子発現制御に寄与している可能性が示唆された。
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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
ゲノム編集技術の一つであるCRISPR/Cas9システムを用いて，MAR結合タンパク質であるSATB1の欠損細胞株を樹立し，一方で，SATB1が過剰発現している細胞株も同様に作成した。その結果，SATB1の発現量と15q11-q13領域のクロマチン脱凝集の程度に正の相関があることが明らかになり，LINE1 RNAが細胞核内の足場（核マトリクス）として機能することでゲノムを三次元的に組織化し，染色体ドメインレベルの遺伝子発現制御に寄与している可能性が大きく示唆され，今後の研究の進展が期待されたから。
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| Strategy for Future Research Activity |
LINE1をプローブにしたRNA-FISHとクロマチン脱凝集を呈する領域のBACをプローブにDNA-FISHを一緒に行い，クロマチン脱凝集領域とLINE1 RNAが共局在するのか明らかにする。また，母方のクロマチン凝集を呈する領域についてもLINE1 RNAとどのような位置関係にあるのか明らかにする。
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| Causes of Carryover |
SATB1欠損細胞株にて，15q11-q13領域のクロマチン脱凝集に変化が認められたため，SATB1の機能解析に重点を置き，他のMAR結合タンパク質，SAF-AやhnRNPUの欠損細胞株の樹立を翌年度に先送りしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
CRISPR/Cas9システムを用い，SAF-AやhnRNPUの欠損細胞株の樹立し，15q11-q13領域のクロマチン脱凝集や遺伝子発現に影響がないか明らかにする。
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[Journal Article] Cumulative Impact of Polychlorinated Biphenyl and Large Chromosomal Duplications on DNA Methylation, Chromatin, and Expression of Autism Candidate Genes.2016
Author(s)
Dunaway KW, Islam MS, Coulson RL, Lopez SJ, Vogel Ciernia A, Chu RG, Yasui DH, Pessah IN, Lott P, Mordaunt C, Meguro-Horike M, Horike SI, Korf I, LaSalle JM.
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Journal Title
Cell Report
Volume: 17
Pages: 3035-3048
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] 新規分子標的、ミトコンドリア内代謝酵素MTHFD2の機能解析2016
Author(s)
西村建徳, 中田飛鳥, 堀家慎一, 齋藤香織, 加藤啓子, 五十嵐香織, 河野晋, 高橋智聡, 曽我朋義, 東條有伸, 後藤典子
Organizer
第39回日本分子生物学会年会
Place of Presentation
パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
Year and Date
2016-11-30 – 2016-12-02
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[Presentation] Dependence on the mitochondrial MTHFD2-mediated purine synthetic pathway in lung cancer2016
Author(s)
T.Nishimura, A.Nakata, S.Horike, K.Saitoh, K.Kato, K.Igarashi, S.Kohno, C.Takahashi, T.Soga, A.Tojo, N.Gotoh
Organizer
The 39th Annual meeting of the Molecular Biology Society of Japan
Place of Presentation
パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
Year and Date
2016-11-30 – 2016-12-02
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