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2018 Fiscal Year Annual Research Report

クロマチン組成が規定する骨格筋分化制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number 17H03608
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

大川 恭行  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsクロマチン / ヒストンバリアント / エピゲノム解析
Outline of Annual Research Achievements

細胞分化では、転写因子、ヒストン修飾を始めとする様々なエピゲノム制御により、一群の分化関連遺伝子が選択的に発現する。近年、ヒストンバリアントが特定の組成比でクロマチン構造を形成し、ゲノム上の遺伝子の選択から転写量調節まで幅広く関与していることが明らかとなった。しかし、その成立機序や機能は未だ不明な点が多い。そこで、本研究では骨格筋幹細胞から成熟した筋組織に至る過程の様々な前駆細胞、成熟筋組織に至る過程で、ヒストンバリアントが分化遺伝子の選択から、発現後の転写レベル調節を行う際のゲノム上のクロマチン組成とその機能解明を行うことを目的としている。2018年度においては、骨格筋分化におけるクロマチン組成の寄与を明らかにする手法としてクロマチン標識挿入法を開発した。本成果は、固定した細胞を免疫染色と同様の手技によりイメージングし、更に、抗体が反応した周辺のゲノム配列を人工的にRNAとして転写させることで、核内タンパク質の局在とゲノム上の位置を同定する技術である。活性化クロマチン領域のみならず、ヘテロクロマチン、転写因子等幅広い応用が可能なことを確認しており、更に単一細胞レベルでのプロファイリングを達成している。また、ヒストンバリアントの解析については、全ての新規ヒストンH3バリアントのノックアウトマウスを樹立し、その幾つかで顕著な表現型があることを確認している。これら表現型があったマウスに特化して、生化学的な解析から、ゲノムワイドな分布まで包括的な解析を行った。現在論文投稿準備中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年は、技術部分については論文発表(Harada A et al, Nat Cell Biol. 2019)を行い、その他の研究についても順調に進捗しているため。

Strategy for Future Research Activity

引き続き当初の研究計画に従って研究を推進していく。

  • Research Products

    (34 results)

All 2019 2018

All Journal Article (19 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 10 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Locomotor Training Increases Synaptic Structure With High NGL-2 Expression After Spinal Cord Hemisection2019

    • Author(s)
      Kobayakawa Kazu、DePetro Kyleigh Alexis、Zhong Hui、Pham Bau、Hara Masamitsu、Harada Akihito、Nogami Jumpei、Ohkawa Yasuyuki、Edgerton V. Reggie
    • Journal Title

      Neurorehabilitation and Neural Repair

      Volume: 33 Pages: 225~231

    • DOI

      10.1177/1545968319829456

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] miR-124 dosage regulates prefrontal cortex function by dopaminergic modulation2019

    • Author(s)
      Kozuka Takashi、Omori Yoshihiro、Watanabe Satoshi、Tarusawa Etsuko、Yamamoto Haruka、Chaya Taro、Furuhashi Mayu、Morita Makiko、Sato Tetsuya、Hirose Shinichi、Ohkawa Yasuyuki、Yoshimura Yumiko、Hikida Takatoshi、Furukawa Takahisa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-019-38910-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cell-autonomous and redundant roles of Hey1 and HeyL in muscle stem cells: HeyL requires Hes1 to bind diverse DNA sites2019

    • Author(s)
      Noguchi Yu-taro、Nakamura Miki、Hino Nobumasa、Nogami Jumpei、Tsuji Sayaka、Sato Takahiko、Zhang Lidan、Tsujikawa Kazutake、Tanaka Toru、Izawa Kohei、Okada Yoshiaki、Doi Takefumi、Kokubo Hiroki、Harada Akihito、Uezumi Akiyoshi、Gessler Manfred、Ohkawa Yasuyuki、Fukada So-ichiro
    • Journal Title

      Development

      Volume: 146 Pages: 163618~163618

    • DOI

      10.1242/dev.163618

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pathological changes of distal motor neurons after complete spinal cord injury2019

    • Author(s)
      Yokota Kazuya、Kubota Kensuke、Kobayakawa Kazu、Saito Takeyuki、Hara Masamitsu、Kijima Ken、Maeda Takeshi、Katoh Hiroyuki、Ohkawa Yasuyuki、Nakashima Yasuharu、Okada Seiji
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1186/s13041-018-0422-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transcriptome profiling of refractory atopic keratoconjunctivitis by RNA sequencing2019

    • Author(s)
      Matsuda Akira、Asada Yosuke、Suita Naomasa、Iwamoto Satoshi、Hirakata Toshiaki、Yokoi Norihiko、Ohkawa Yasuyuki、Okada Yukinori、Yokomizo Takehiko、Ebihara Nobuyuki
    • Journal Title

      Journal of Allergy and Clinical Immunology

      Volume: 143 Pages: 1610~1614

    • DOI

      10.1016/j.jaci.2018.11.007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mouse polycomb group gene Cbx2 promotes osteoblastic but suppresses adipogenic differentiation in postnatal long bones2019

    • Author(s)
      Katoh-Fukui Yuko、Baba Takashi、Sato Tetsuya、Otake Hiroyuki、Nagakui-Noguchi Yuko、Shindo Miyuki、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Tsumura Hideki、Morohashi Ken-ichirou、Fukami Maki
    • Journal Title

      Bone

      Volume: 120 Pages: 219~231

    • DOI

      10.1016/j.bone.2018.10.021

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A chromatin integration labelling method enables epigenomic profiling with lower input2018

    • Author(s)
      Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Handa Tetsuya、Arimura Yasuhiro、Nogami Jumpei、Hayashi-Takanaka Yoko、Shirahige Katsuhiko、Kurumizaka Hitoshi、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki
    • Journal Title

      Nature Cell Biology

      Volume: 21 Pages: 287~296

    • DOI

      10.1038/s41556-018-0248-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fetal Leydig cells dedifferentiate and serve as adult Leydig stem cells2018

    • Author(s)
      Shima Yuichi、Miyabayashi Kanako、Sato Tetsuya、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Doi Masao、Okamura Hitoshi、Suzuki Kentaro
    • Journal Title

      Development

      Volume: 145 Pages: 169136~169136

    • DOI

      10.1242/dev.169136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prolonged inhibition of hepatocellular carcinoma cell proliferation by combinatorial expression of defined transcription factors2018

    • Author(s)
      Takashima Yasuo、Horisawa Kenichi、Udono Miyako、Ohkawa Yasuyuki、Suzuki Atsushi
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 109 Pages: 3543~3553

    • DOI

      10.1111/cas.13798

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cancer-associated mutations of histones H2B, H3.1 and H2A.Z.1 affect the structure and stability of the nucleosome2018

    • Author(s)
      Arimura Yasuhiro、Ikura Masae、Fujita Risa、Noda Mamiko、Kobayashi Wataru、Horikoshi Naoki、Sun Jiying、Shi Lin、Kusakabe Masayuki、Harata Masahiko、Ohkawa Yasuyuki、Tashiro Satoshi、Kimura Hiroshi、Ikura Tsuyoshi、Kurumizaka Hitoshi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/nar/gky661

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] MNase, as a probe to study the sequence-dependent site exposures in the +1 nucleosomes of yeast2018

    • Author(s)
      Luo Di、Kato Daiki、Nogami Jumpei、Ohkawa Yasuyuki、Kurumizaka Hitoshi、Kono Hidetoshi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 46 Pages: 7124~7137

    • DOI

      10.1093/nar/gky502

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Genome-wide analysis of the spatiotemporal regulation of firing and dormant replication origins in human cells2018

    • Author(s)
      Sugimoto Nozomi、Maehara Kazumitsu、Yoshida Kazumasa、Ohkawa Yasuyuki、Fujita Masatoshi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 46 Pages: 6683~6696

    • DOI

      10.1093/nar/gky476

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identification of miR-305, a microRNA that promotes aging, and its target mRNAs in Drosophila2018

    • Author(s)
      Ueda Makiko、Sato Tetsuya、Ohkawa Yasuyuki、Inoue Yoshihiro H.
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 23 Pages: 80~93

    • DOI

      10.1111/gtc.12555

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration2018

    • Author(s)
      Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Ono Yusuke、Taguchi Hiroyuki、Yoshioka Kiyoshi、Kitajima Yasuo、Xie Yan、Sato Yuko、Iwasaki Takeshi、Nogami Jumpei、Okada Seiji、Komatsu Tetsuro、Semba Yuichiro、Takemoto Tatsuya、Kimura Hiroshi、Kurumizaka Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-03845-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ad4BP/SF-1 regulates cholesterol synthesis to boost the production of steroids2018

    • Author(s)
      Baba Takashi、Otake Hiroyuki、Inoue Miki、Sato Tetsuya、Ishihara Yasuhiro、Moon Ju-Yeon、Tsuchiya Megumi、Miyabayashi Kanako、Ogawa Hidesato、Shima Yuichi、Wang Lixiang、Sato Ryuichiro、Yamazaki Takeshi、Suyama Mikita、Nomura Masatoshi、Choi Man Ho、Ohkawa Yasuyuki、Morohashi Ken-ichirou
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 1 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0020-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sensitive detection of fluorescence in western blotting by merging images2018

    • Author(s)
      Kondo Yukari、Higa Shinichiro、Iwasaki Takeshi、Matsumoto Tomoya、Maehara Kazumitsu、Harada Akihito、Baba Yoshihiro、Fujita Masatoshi、Ohkawa Yasuyuki
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 13 Pages: 0191532~0191532

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0191532

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Autism-Related Protein CHD8 Cooperates with C/EBPβ to Regulate Adipogenesis2018

    • Author(s)
      Kita Yasuyuki、Katayama Yuta、Shiraishi Taichi、Oka Takeru、Sato Tetsuya、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Miyata Keishi、Oike Yuichi、Shirane Michiko、Nishiyama Masaaki、Nakayama Keiichi I.
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 23 Pages: 1988~2000

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.04.050

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cryo-EM structure of the nucleosome containing the ALB1 enhancer DNA sequence2018

    • Author(s)
      Takizawa Yoshimasa、Tanaka Hiroki、Machida Shinichi、Koyama Masako、Maehara Kazumitsu、Ohkawa Yasuyuki、Wade Paul A.、Wolf Matthias、Kurumizaka Hitoshi
    • Journal Title

      Open Biology

      Volume: 8 Pages: 170255~170255

    • DOI

      10.1098/rsob.170255

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Direct Reprogramming of Spiral Ganglion Non-neuronal Cells into Neurons: Toward Ameliorating Sensorineural Hearing Loss by Gene Therapy2018

    • Author(s)
      Noda Teppei、Meas Steven J.、Nogami Jumpei、Amemiya Yutaka、Uchi Ryutaro、Ohkawa Yasuyuki、Nishimura Koji、Dabdoub Alain
    • Journal Title

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      Volume: 6 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fcell.2018.00016

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞ポテンシャル測定システムの開発2019

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      CREST領域会議
  • [Presentation] 1細胞トランスクリプトミクス による骨格筋特異的クロマチン構造の解明 発表2019

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      ゲノム編集班会議
  • [Presentation] Transcriptional Plasticity regulated by novel Histone H3 Varigants2019

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      理研連携プロジェクト「エピゲノム操作」
    • Invited
  • [Presentation] Chromatin Integration Labeling- an Epigenomic Profiling for Single Cell Analysis2019

    • Author(s)
      Yasuyuki Ohkawa
    • Organizer
      Cell Symposium: Single Cells: Technology to Biology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 骨格筋再生におけるヒストン転換2019

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      第7回骨格筋生物学研究会
  • [Presentation] 単一細胞レベルのエピゲノム解析技術2019

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      九大発産・学・官交流促進シーズ発表会2019
  • [Presentation] Low-input Epigenomic Profiling Technology toward Identifying Myogenic Chomatin Structure.2018

    • Author(s)
      Yasuyuki Ohkawa
    • Organizer
      Muscle Development, Regeneration and Disease 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 遺伝子発現能から迫る骨格筋再生機構の解明~トランスクリプトミクスによるアプローチ~2018

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      NCNP神経研究所セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 1細胞エピゲノム解析技術の開発2018

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      第12回日本エピジェネティクス研究会年会
  • [Presentation] ゲノムワイドな遺伝子発現制御機構を基盤とした神経組織特異的クロマチン構造の解明2018

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      【ゲノム編集】キックオフミーティング
  • [Presentation] ChiLT-an epigenomic Profiling for Single Cell Analysis2018

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      第2回代謝統合オミクス領域会議
  • [Presentation] クロマチン組成変化から考える細胞分化能制御~トランスクリプトミクスの新たな展開~2018

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      東京大学理学部研究セミナー
  • [Presentation] ChiLT-an Epigenomic Profiling for Single Cell Analysis2018

    • Author(s)
      Yasuyuki Ohkawa
    • Organizer
      Gordon Research Conference「Chromatin Encounters Shaping Genome Architecture and Function」
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Histone H3.3 sub-variants are required for regulating skeletal muscle differentiation.2018

    • Author(s)
      Yasuyuki Ohkawa
    • Organizer
      2018 Federation of American Societies for Experimental Biology (FASEB)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Histone composition in chromatin regulates skeletal muscle regeneration2018

    • Author(s)
      大川恭行
    • Organizer
      The 6th Society of Skeletal Muscle Cells

URL: 

Published: 2019-12-27  

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