2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of chromatin structure in degenerating neurons
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18H02723
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
山中 智行 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (00381575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
貫名 信行 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (10134595)
岩田 淳 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (40401038)
下郡 智美 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (30391981)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経変性疾患 / ハンチントン病 / クロマチン免疫沈降 / トランスクリプトミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハンチントン病等のポリグルタミン病は、唯一核内に病因タンパク質の重合体（核内封入体）が形成される神経変性疾患である。神経細胞核内の機能異常がその疾患進行に関わっていると考えられ、実際、数千もの遺伝子が発現変化することが見出されている。これまでに、我々を含めた研究グループから、NF-Yなどいくつかの転写調節因子がハンチンチン封入体に取り込まれ、活性阻害されることが報告されている（Yamanaka T et al. EMBO J 2008, Hum Mol Genet 2010、PLoS ONE 2014 etc）。しかしながら、多大な遺伝子発現変化に関わるよりダイナミックな分子機構の存在が期待されている。本研究では、ハンチントン病の核内封入体を指標に変性神経細胞の細胞核を単離する方法を確立し、世界で初めて最新ゲノム技術を用いた変性神経細胞での包括的クロマチン構造解析を行うことにより、神経変性に関わる新規病態メカニズムを明らかにする。本年度は、トランスクリプトミクスを用いた解析を中心に進め、まず、ハンチントン病のマウスモデルで、線条体の中型有棘細胞を選択的にセルソーターで回収し、DNA microarrray解析を行うことにより、DNA障害など新規関連遺伝子の発現変化を同定した (Miyazaki H, Yamanaka T et al, J Biol Chem. 2020)。また、ハンチントン病で障害される転写因子NF-Yについて、そのRNAiベクターをマウス線条体に注入し、ノックダウン細胞をセルソーターで回収し、RNA-seq解析を行うことにより、小胞体関連遺伝子が選択的に発現減少していることも明らかとした (Sci Rep. 2020)。
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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
セルソーターを用いた解析から、まさに変性しつつある細胞のトランスクリプトームを同定できるようになってきた。さらに、クロマチン免疫沈降－次世代シーケンス解析（ChIP-seq）により、ソートした細胞でのヒストン修飾変化も見出しており、現在これらを統合し解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ハンチントン病モデルでのChIP-seqをさらに進め、これまでのヒストン修飾とともに、ハンチンチン凝集体やクロマチン構造調製に関わるCTCFなどの結合部位の同定を行う。さらに、3C法などを用いてクロマチンの構造変化を確認するとともに、これらによる遺伝子発現異常や神経変性への影響を明らかとし、学会や誌上での発表を行う。
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