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2021 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

本課題では、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た。そのために、以下の3つのサブテーマ(ST)を計画した。ST1「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」、ST2「DNAメチル化完全欠失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」、ST3「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」。最終年度末までに、以下の成果を得た。
ST1:哺乳類のH3K9メチル化酵素、その制御因子、H3K9メチル化読み取り分子HP1を出芽酵母で発現させるベクターを構築し、種々のH3K9メチル化酵素を恒常的に発現させる株を樹立したところ、H3K9me2,3を誘導できることを確認した。さらに、そこにHP1を発現させて、1)特異的な遺伝子領域の転写が抑制されるか、2)ゲノムワイドの転写及びクロマチン3D構造に対する影響を解析した。今のところ、転写に対する明確なインパクトは観察されていない。引き続き、さらなる解析を進めている。ST2:G9aにより転写が抑制されている遺伝子領域にGFPを導入したマウスES細胞を用いて、GFPの脱抑制を指標に、G9aによる転写抑制に寄与する因子の網羅的CRISPR-Cas9 KOスクリーニングを行い、既知および新規候補因子を同定した。現在、それらの因子の機能解析を進めている。ST3:メスのEpiSC株を用いたCRISPR-Cas9 KOスクリーニング系を確立し、網羅的検討を進めたが、今回は新規因子の同定にまでは至らなかったので、検出系の再検討を進めている。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 7 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Remarks (4 results)

  • [Int'l Joint Research] Radboud University Medical Center(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      Radboud University Medical Center
  • [Journal Article] Mammalian HEMK1 methylates glutamine residue of the GGQ motif of mitochondrial release factors2022

    • Author(s)
      Fang Qi、Kimura Yusuke、Shimazu Tadahiro、Suzuki Takehiro、Yamada Ayumi、Dohmae Naoshi、Iwasaki Shintaro、Shinkai Yoichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 4104

    • DOI

      10.1038/s41598-022-08061-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Potential role of KRAB-ZFP binding and transcriptional states on DNA methylation of retroelements in human male germ cells2022

    • Author(s)
      Fukuda Kei、Makino Yoshinori、Kaneko Satoru、Shimura Chikako、Okada Yuki、Ichiyanagi Kenji、Shinkai Yoichi
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 11 Pages: e76822

    • DOI

      10.7554/eLife.76822

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Regulation of mammalian 3D genome organization and histone H3K9 dimethylation by H3K9 methyltransferases2021

    • Author(s)
      Fukuda Kei、Shimura Chikako、Miura Hisashi、Tanigawa Akie、Suzuki Takehiro、Dohmae Naoshi、Hiratani Ichiro、Shinkai Yoichi
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 4 Pages: 571

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02089-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A cost efficient protocol to introduce epitope tags by CRISPR-Cas9 mediated gene knock-in with asymmetric semi-double stranded template2021

    • Author(s)
      Fang Qi、Shinkai Yoichi
    • Journal Title

      MethodsX

      Volume: 8 Pages: 101365~101365

    • DOI

      10.1016/j.mex.2021.101365

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Derepression of inflammation-related genes link to microglia activation and neural maturation defect in a mouse model of Kleefstra syndrome2021

    • Author(s)
      Yamada Ayumi、Hirasawa Takae、Nishimura Kayako、Shimura Chikako、Kogo Naomi、Fukuda Kei、Kato Madoka、Yokomori Masaki、Hayashi Tetsutaro、Umeda Mana、Yoshimura Mika、Iwakura Yoichiro、Nikaido Itoshi、Itohara Shigeyoshi、Shinkai Yoichi
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 24 Pages: 102741~102741

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102741

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] DMRT1-mediated reprogramming drives development of cancer resembling human germ cell tumors with features of totipotency2021

    • Author(s)
      Taguchi Jumpei、Shibata Hirofumi、Kabata Mio、Kato Masaki、Fukuda Kei、Tanaka Akito、Ohta Sho、Ukai Tomoyo、Mitsunaga Kanae、Yamada Yosuke、Nagaoka So I、Yamazawa Sho、Ohnishi Kotaro、Woltjen Knut、Ushiku Tetsuo、Ozawa Manabu、Saitou Mitinori、Shinkai Yoichi、Yamamoto Takuya、Yamada Yasuhiro
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 5041

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25249-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A loss-of-function variant in SUV39H2 identified in autism-spectrum disorder causes altered H3K9 trimethylation and dysregulation of protocadherin β-cluster genes in the developing brain2021

    • Author(s)
      Balan Shabeesh、-25- Shinkai Yoichi、Yoshikawa Takeo
    • Journal Title

      Molecular Psychiatry

      Volume: 26 Pages: 7550~7559

    • DOI

      10.1038/s41380-021-01199-7

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Propargylic Se-adenosyl-l-selenomethionine: A Chemical Tool for Methylome Analysis2021

    • Author(s)
      Sohtome Yoshihiro、Shimazu Tadahiro、Shinkai Yoichi、Sodeoka Mikiko
    • Journal Title

      Accounts of Chemical Research

      Volume: 54 Pages: 3818~3827

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.1c00395

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] H3K9 and H3K27 methylation pathways exclusively and coordinately regulate heterochromatin organization2022

    • Author(s)
      Yoichi Shinkai
    • Organizer
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Coordinate regulation of heterochromatin organization by H3K9 and H3K27 methylation pathways2022

    • Author(s)
      Yoichi Shinkai
    • Organizer
      2022 International Symposium of the Epigenome Dynamics Control Research Center
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Discovery of novel protein histidine pi-methyltransferase2021

    • Author(s)
      Yoichi Shinkai
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 反復配列に引き起こされる哺乳類異所的 高次クロマチン形成系の構築と解析2021

    • Author(s)
      白井温子、眞貝洋一
    • Organizer
      トランスポゾン研究会
    • Invited
  • [Presentation] Reversibility of neurological phenotypes in Kleefstra syndrome model mouse by post-natal GLP supply2021

    • Author(s)
      Yamada A. Hirasawa T. Nishimura K. Shimura C. Kogo N. Fukuda K. Kato M. Yokomori M. Hayashi T. Umeda M. Yoshimura M. Iwakura Y. Nikaido I. Itohara S. Shinkai Y
    • Organizer
      日本人類遺伝学会第66回大会
    • Invited
  • [Presentation] METTL18-mediated histidine methylation on ribosome protein modulates tyrosine translation for proteostasis maintenance2021

    • Author(s)
      Matsuura-Suzuki E. Shimazu T. Takahashi M. Dohmae N. Ito T. Shinkai Y. Iwasaki S
    • Organizer
      第22回日本RNA学会年会
  • [Presentation] 抑制性クロマチン修飾による核内高次クロマチン構造制御2021

    • Author(s)
      福田渓、志見剛、志村知古、木村宏、眞貝洋一
    • Organizer
      第39回 染色体ワークショップ・第19回 核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] METTL18-mediated histidine methylation on ribosome protein modulates tyrosine translation for proteostasis maintenance2021

    • Author(s)
      Matsuura-Suzuki E. Shimazu T. Takahashi M. Dohmae N. Ito T. Shinkai Y. Iwasaki S
    • Organizer
      RNA2021
  • [Presentation] 自発運動によるクリーフストラ症候群脳神経症状の改善効果2021

    • Author(s)
      山田亜夕美、西村佳也子、眞貝洋一
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] マウス細胞における異所的へテロクロマチン形成系の構築2021

    • Author(s)
      宮野可菜, 白井温子, 眞貝洋一, 大関淳一郎, 舛本寛, 中山学, 阿部訓也, 鈴木伸之介
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Remarks] エピゲノム異常に起因する脳機能不全の治療の可能性-クリーフストラ症候群の治療法開発に前進-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2021/20210706_2/index.html

  • [Remarks] ヒストンメチル化による自閉症の新しいメカニズムを発見-自閉スペクトラム症の治療薬開発に役立つ可能性-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2021/20210715_2/index.html

  • [Remarks] A genetic brain disease reversed after birth

    • URL

      https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/pr/2021/20210706_2/index.html

  • [Remarks] 精子のエピゲノムは人それぞれ-生殖細胞におけるレトロエレメントの不完全制御-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2022/20220413_2/index.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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