2019 Fiscal Year Annual Research Report
生細胞解析による転写制御におけるクロマチン修飾の意義の解明
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17H01417
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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, 科学技術創成研究院, 教授 (30241392)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | クロマチン / 遺伝子発現制御 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞が分化や外部からのシグナルに応答する際に遺伝子発現が変動するが、これらの刺激に応じたクロマチンレベルでの遺伝子発現制御機構については未だに不明な点も多い。本研究は、転写活性化と不活性化におけるヒストン修飾の意義を理解するために、申請者らが独自に開発した生細胞の翻訳後修飾可視化系にゲノム可視化系を組み合わせることで、（I）熱ショックストレス誘導性転写活性化におけるクロマチン構造変化の役割、及び、（II）X染色体の不活性化に伴うヒストン修飾動態、を明らかにすることを目的として行った。
（I）熱ショックストレスに応答した内在性転写単位の活性化メカニズムの解析：エピゲノム操作によるヒストン修飾の意義を解析する。Sat3-sgRNAとdCas9-EGFPを発現させた細胞を用いて、熱ショック転写誘導の際のSat3領域のクロマチン動態について解析した。熱ショックによる転写活性化の過程で脱凝縮したSat3領域は、熱ショック前に比べて運動性が増した。
（II）細胞分化・脱分化に伴うX染色体の不活性化と再活性化におけるクロマチン動態の解析：昨年度までの研究で、複数のX染色体領域とH3K27me3-mintbodyを同時に可視化できる雌ES細胞を樹立し、細胞分化に応答したX染色体の動態を解析した。今年度は、H4K20me1-mintbodyを発現する細胞を樹立し、不活性X染色体に濃縮されるヒストン修飾のキネティクスを明らかにした。また、H4K20me1-mintbodyを発現するマウスを用いて、発生や分化にともなう修飾動態の解析を行った。
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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
（I）熱ショックストレスに応答した内在性転写単位の活性化メカニズムの解析：熱ショックで誘導される転写活性化にヒストンH3アセチル化が重要であることを示し、さらに、クロマチンの運動性の変化も明らかにした。研究は順調に進展している。
（II）細胞分化・脱分化に伴うX染色体の不活性化と再活性化におけるクロマチン動態の解析：X染色体上の遺伝子領域、H3K27me3、H4K20me1を同時に可視化できる雌ES細胞を樹立し、細胞分化に伴うX染色体不活性化過程を生細胞で観察することに成功した。不活性化過程のX染色体上にH3K27me3とH4K20me1が同時に集積することが明らかになりつつある。
全体的に順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
（I）熱ショックストレスに応答した内在性転写単位の活性化メカニズムの解析：Sat3領域の動態変化が転写活性化を促進するかどうかを検証し、論文としてまとめていく。
（II）細胞分化・脱分化に伴うX染色体の不活性化と再活性化におけるクロマチン動態の解析：X染色体の不活性化に伴うヒストン修飾の変化に関する論文をまとめる。また、H4K20me1-mintbody発現マウスの解析を進める。
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