ゲノムDNAを鋳型とする試験管内遺伝子転写系を用いた新奇SOX2複合体の機能解析

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07287
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 中川 武弥 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 助教 (50363502)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 優子 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 特任研究員 (50610937)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 遺伝子転写 / iPS細胞 / 細胞の初期化 / 細胞分化 / 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

SOX2はiPS細胞作成に用いる転写因子である山中4因子の一つであり、その役割を明らかにすることは生命の仕組みの解明につながるだけではなく、再生医療の発展にも貢献すると考えられる。
我々はSOX2を含む新奇なタンパク質複合体を同定し、複合体に含まれるタンパク質の特性を基にその生物学的役割の解析を進めている。既にSOX2が基本転写因子TFIIDのサブユニットであるTBPと複合体を形成し、協調してクロマチンと呼ばれるゲノムDNAの高次構造を再構築することと、試験管内で遺伝子転写を活性化し得ることを明らかにしている。
本年度の研究の結果、SOX2-TBP複合体はゲノムDNA上のrRNAの転写調節領域に結合すること、rRNAの転写をSOX2とTBPが協調して活性化することを新たに明らかにした。クロマチン免疫沈降法（ChIP assay)のデータを解析した結果、rRNA転写開始点上流の同じ領域にSOX2とTBPの結合のピークが存在することから、SOX2-TBP複合体がrRNAの転写に何らかの影響を与えている可能性が示唆される。そこでrRNA転写開始点前後の領域のゲノム配列を含むプラスミドDNAからのrRNA転写を試験管内で再現した所、SOX2-TBPにより転写が活性化された。SOX2がrRNA転写を活性化する事は我々が今回初めて明らかにした。rRNA量が増加する事はタンパク質合成を促進すると考えられるが、これが細胞にどのような影響を与えるのかはまだ分かっていない。しかし、そのメカニズムの解析を進めることにより細胞の初期化から未分化維持、分化まで再生医療にとって重要な分野の知見が得られると考える。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の目標であったSOX2-TBP複合体の標的遺伝子を同定することができた。当初は全ゲノムDNAを用いた試験管内遺伝子転写法を用いて標的遺伝子を同定する予定であったが、ChIP assayのデータを解析することによりrRNAが標的であると明らかにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は予定通りSOX2-TBP複合体の標的であるrRNAの転写制御機構の解析を進める。先ず第一に、SOX2-TBP複合体がrRNAをコードするゲノム領域のクロマチン構造を再構築するのか明らかにしていく。次にrRNA領域のクロマチン再構築にヒストン修飾がどの様な影響を与えるのか解析する。このデータを基にして、クロマチン再構築から遺伝子転写までの詳細な制御機構を明らかにする。また、SOX2とTBPの結合が阻害される変異体の作製を進めている。この変異体を用いて生体内でのSOX2-TBP複合体の役割を解析していく予定である。

Causes of Carryover

676円と少額であり、有効な使用法が存在しなかった為使用を控えた。翌年度の計画には影響のない額である為当初の予定通り進め、SOX2-TBP 複合体標的遺伝子の転写制御機構解析実験の消耗品購入に充てる予定である。