Elucidation of transcription-coupled facultative heterochromatin dynamics

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K07249
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: Ohhata Tatsuya 浜松医科大学, 医学部, 助教 (80616459)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: エピジェネティクス / X染色体不活性化 / ノンコーディングRNA / アンチセンスRNA / cisNATs / Tsix

Outline of Final Research Achievements

The fine-scale dynamics of epigenetic switching from euchromatin (EC) to facultative heterochromatin (fHC) has remained largely unclear. Here, we focused on Xist and its silencing initiator Tsix as a paradigm of transcription-mediated epigenetic switching. Studying the dynamics revealed that the conversion proceeds in a stepwise manner: initially, transient activation accompanied by active epigenetic alterations and opened chromatin structure is observed. In the second step, gene silencing is initiated that is initiator-dependent and reversible and accompanied by simultaneous changes of multiple histone modifications. At the last step, silencing becomes initiator-independent and irreversible, correlated with DNA methylation introduction. This choreography provides fundamental information to understand the mechanism of gene regulation via epigenetic machinery.

Free Research Field

分子生物学、エピジェネティクス、ノンコーディングRNA、アンチセンスRNA、X染色体不活性化

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、Tsix RNA によるエピジェネティック修飾および構造変化の関係性及び階層性を明らかにした。この成果は、アンチセンス転写による制御機構の理解に留まらず、エピジェネティクスを介した遺伝子発現制御機構といった、さらに一般的な基礎研究領域にも貢献する。
発生段階や細胞分化に応じてヘテロクロマチン化する領域は条件的ヘテロクロマチンとよばれており、この時間空間特異的な発現調節機構の理解は、再生医療や老化、その破綻によるがんを含む各種疾患への関与など、その応用面でも注目されている。本研究成果により明らかとなった条件的へテロクロマチン形成機構の理解は、各種疾患への応用へも期待される。