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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Comprehensive understanding of H3K9me-mediated transcriptional silencing

Research Project

Project/Area Number 18H03991
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

眞貝 洋一  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (20211972)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywordsepigenetics
Outline of Annual Research Achievements

ヒストンH3の9番目(H3K9)のメチル化は、転写抑制のエピゲノムとして種を超えて保存されている。本研究課題では、このH3K9メチル化マークにより如何に転写抑制状態が確立するのか、その共通あるいは特有の原理を明らかにすることを目標としている。そのために、3つの研究を計画した。2018年度は、サブテーマ2,3に関して以下の研究の進展があった。
サブテーマ2:「Dnmt1,3a,3b TKO ES細胞を用いて、G9a/GLP複合体によって誘導されている転写抑制に寄与する遺伝子の網羅的なスクリーニングと同定された遺伝子の機能解析」Dnmt1, 3a and 3b条件的トリプルノックアウト(Dnmt1/3a/3b condTKO) ES細胞を用いて、G9aにより転写が抑制されている遺伝子Mage-a領域にGFPをノックインし、さらに恒常的にhCas9を発現する細胞を樹立した。次に、この細胞でG9aをG9a gRNAレンチウイルスでKOあるいはDnmt1/3a/3b TKO+G9a阻害剤UNC0642の処理により、GFPの脱抑制が誘導されることを確認した。よって、網羅的なCRISPR-Cas9 KOスクリーニング系が完成した。
サブテーマ3:「メスのEpiSCを用いてのXCIの確立・維持に寄与する遺伝子の網羅的なスクリーニングと同定された遺伝子の機能解析」不活性化されているX染色体にGFPが挿入されているメスのEpiSC株に、hCas9を発現させた細胞を樹立した。この細胞でDnmt1 gRNAによるDnmt1 KOを行うと、少数ながらGFPが発現してくる細胞を確認した。よってこちらも、X染色体の不活性化に関わる因子の網羅的なCRISPR-Cas9 KOスクリーニング系がとりあえず構築できたと判断した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

サブテーマ2,3に関しては予定通りの研究の進展があった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、それぞれのサブテーマに関して以下の研究を進める
サブテーマ1:「出芽酵母でのH3K9メチル化による転写抑制系の確立とH3K9メチル化読み取り分子の転写抑制における役割の検討」2019年度に出芽酵母で転写抑制の評価系を確立した。さらに、H3K9メチル化誘導が確認できつつあるので、globalおよび特定部位へのH3K9メチル化の誘導とH3K9メチル化誘導における転写への影響を解析する
サブテーマ2:2019年度に網羅的Cas9/gRNAノックアウトスクリーニングを行い、G9a/GLP複合体による転写抑制で働くことが知られている遺伝子並びに多くの新規遺伝子を同定した。そこで、同定された新規因子の機能解析を進める、特にH3K9メチル化の下流で機能する因子の機能解析を進める
サブテーマ3:2019年度中にXCIの確立・維持に寄与する遺伝子の網羅的Cas9/gRNAノックアウトスクリーニング系をほぼ構築した。順次スクリーニングを開始し、新規の候補遺伝子が同定されたら、その遺伝子の機能解析を始める

  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Structure of the UHRF1 Tandem Tudor Domain bound to a methylated non-histone protein, LIG1, reveals rules for binding and regulation.2019

    • Author(s)
      Kori S, Ferry L, Matano S, Jimenji T, Kodera N, Tsusaka T, Matsumura R, Oda T, Sato M, Dohmae N, Ando T, Shinkai Y, Defossez P-A*, Arita K*.
    • Journal Title

      Structure

      Volume: 27 Pages: 485-496

    • DOI

      10.1016/j.str.2018.11.012.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] G9a-dependent histone methylation can be induced in G1 phase of cell cycle.2019

    • Author(s)
      Fukuda M, Sakaue-Sawano A, Shimura C, Tachibana M, Miyawaki A, Shinkai Y.*
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 9 Pages: 956

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37507-5.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Histone H3K9 Methyltransferase G9a in Oocytes Is Essential for Preimplantation Development but Dispensable for CG Methylation Protection.2019

    • Author(s)
      Yeung WKA, Brind’Amour J, Hatano Y, Yamagata K, Feil R, Matthew C. Lorincz MC, Tachibana M, Shinkai Y, Sasaki H*.
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 27 Pages: 282-293

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.03.002.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A CRISPR Knockout Screen Identifies SETDB1-target Retroelement Silencing Factors in Embryonic Stem Cells.2018

    • Author(s)
      Fukuda K, Okuda M, Yusa K*, Shinkai Y*.
    • Journal Title

      Genome Res.

      Volume: 6 Pages: 846-858

    • DOI

      10.1101/gr.227280.117.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tri-methylation of ATF7IP by G9a/GLP recruits the chromodomain protein MPP8.2018

    • Author(s)
      Tsusaka T, Kikuchi M, Shimazu T, Suzuki T, Sohtome Y, Akakabe M, Sodeoka M, Dohmae N, Takashi Umehara T, Shinkai Y*.
    • Journal Title

      Epigenetics and chromatin.

      Volume: 11 Pages: 56

    • DOI

      10.1186/s13072-018-0231-z.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Setdb1-Atf7ip 複合体による転写抑制機構2019

    • Author(s)
      眞貝洋一
    • Organizer
      研究会「染色体研究の最前線2019」
    • Invited
  • [Presentation] H3K9メチル化酵素によるレトロウイルス転写抑制の分子機構2018

    • Author(s)
      眞貝洋一
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] エピゲノムの確立・維持と可変・可塑性のダイナミクス2018

    • Author(s)
      眞貝洋一
    • Organizer
      日本生化学会北陸支部第36回大会シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 内在性レトロウイルスの活性化機構と自然免疫反応2018

    • Author(s)
      竹本 経緯子、加藤 雅紀、眞貝 洋一
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Kleefstra症候群の後天的エピゲノム改変による治療可能性の探求と発症機構の解明2018

    • Author(s)
      山田亜夕美、西村佳也子、志村知古、平澤孝枝、眞貝洋一
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] G9aは細胞周期のどのタイミングでヒストンH3K9をメチル化できるのか?2018

    • Author(s)
      福田 幹子、阪上-沢野 朝子、宮脇 敦史、志村 知古、立花 誠、眞貝 洋一
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Kleefstra症候群モデルマウスの自閉症様表現型は後天的エピゲノム改変により回復できるか-そのタイミングと効果-2018

    • Author(s)
      横森 将輝、加藤 まどか、山田 亜夕美、西村 佳也子、眞貝 洋一、平澤 孝枝
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会

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Published: 2021-01-27  

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