2018 Fiscal Year Research-status Report
Regulation of chromatin structure by cohesin in critical period plasticity
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18K06479
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
酒井 晶子 新潟大学, 医歯学総合研究科, 日本学術振興会特別研究員 (70532745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中戸 隆一郎 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (60583044)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 臨界期 / 神経回路可塑性 / ChIP-seq / クロマチン / コヒーシン / コルネリア・デ・ランゲ症候群 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発達中の幼若な脳には、適切な神経回路形成を行うために、経験に応じて可塑性が高まる「臨界期」がある。本研究では、臨界期の分子機構をクロマチン制御の観点から理解することを目的として、ゲノム制御領域間の相互作用を司り遺伝子発現を調節するコヒーシンに焦点を当てて、ゲノム学的解析を試みている。本年度はまず、臨界期（生後28日齢）のマウス大脳皮質におけるコヒーシンのゲノムワイドな結合位置を調べるために、ChIP-seq解析を行った。生後14日齢の未熟な大脳皮質と比較して、臨界期大脳皮質に特異的なコヒーシン結合部位を持つ遺伝子には、シナプス関連およびイオントランスポーターの遺伝子群が含まれていた。この結果は、発達過程において変化していく神経細胞の機能に関わる遺伝子発現にコヒーシンが関与することを示す。一方、経験依存的なクロマチン変化を調べるために、通常飼育と暗所飼育の臨界期相当のマウス大脳視覚野を用いて、コヒーシンおよび活性なエンハンサーに特徴的な修飾ヒストンのChIP-seq解析を行ったところ、飼育条件で大きな差は見られなかった。理由として、脳内の特定の細胞種で起こる変化が検出されにくいことが考えられるため、現在細胞種特異的な解析を行うための系の構築を進めている。
また、コヒーシン関連因子は精神遅滞を伴うCornelia de Lange(CdLS)症候群の原因遺伝子であり、神経細胞の発達への機能が示唆されている。脳発達におけるコヒーシンの役割を検討するために、CdLSのモデルマウス（コヒーシン関連因子のコンディショナルマウス）を導入し、生後の興奮性ニューロン特異的にノックアウトされるラインを作成した。今後このマウスを用いて脳機能発達への影響を調べていく。
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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
本研究では臨界期脳におけるコヒーシンの役割を解析するが、コヒーシンは細胞分裂時の必須因子であり、細胞分化後も遺伝子発現制御に機能するため、生後の神経細胞に特異的に欠損させることが重要である。その点でコンディショナルノックアウトマウスを得ることができたため機能解析の準備が予定通り進んだ。また、本年度に得た視覚野全細胞を用いたChIP-seq解析データは細胞種特異的な解析の土台となる。細胞種特異的な解析を行うためのレポーターマウス作成も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に作成したレポーターマウス用いて、臨界期前後の野生型正常マウスの大脳皮質から細胞種を分けてコヒーシンおよび修飾ヒストンのゲノムワイド局在解析を行い、臨界期特異的なエンハンサーの同定およびコヒーシンによるクロマチン構造制御について知見を得る。さらに、本年度に作成したコヒーシン関連因子のコンディショナルノックアウトマウスを用いて、臨界期可塑性におけるコヒーシンの役割について電気生理学を用いた機能解析を行う。また、組織学的にも脳神経細胞においてクロマチン因子に影響があるかを検討する。
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| Causes of Carryover |
本年度は主にマウスの作成、および実験手法の条件検討を行ったため、物品費として主に計上していた次世代シークエンサー使用に掛かる金額を、次年度使用額として繰り越す。ゲノムワイド局在解析の準備が整い次第、次世代シーケンサー使用の際の物品費として使用する予定である。
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