2018 Fiscal Year Research-status Report
分化とがん化に関わるクロマチンドメイン遷移のメカニズム解明
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18K19310
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| Research Institution | Japanese Foundation for Cancer Research |
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Principal Investigator |
斉藤 典子 公益財団法人がん研究会, がん研究所 がん生物部, 部長 (40398235)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ノンコーディングRNA / クロマチンドメイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
適切な遺伝子の発現はあらゆる生命現象に重要である。従来、転写制御には、転写因子やDNAのメチル化など、ゲノムDNAをひも状に捉えた２次元での検証がさかんに行われてきた。近年、ゲノムの3次元構造が着目されるようになってきた。特にゲノムDNAが核内でTAD （トポロジカル相互作用ドメイン）と呼ばれるMb（メガベース）レベルの巨大ドメインを形成し、転写活性なTADが寄り集まるA-コンパートメント、不活性なTADが集まるB-コンパートメントに分類されるという新たな知見が蓄積しつつあり、その詳細解明が求められている。
また近年、ゲノム中の非タンパク質をコードしない領域から、種々の非コードRNAが転写され、核内で遺伝子の発現制御を行っていることが明らかになってきた。
乳がんで重要なエストロゲン受容体（ER）をコードするESR1遺伝子が乳がん再発過程で転写活性となる際に、ESR1遺伝子座を含む0.7 Mbの広いゲノム領域から一群の長鎖ノンコーディングRNAであるエレノアが生産される。エレノアは核内で自身の遺伝子座と近隣に相互作用して、そのクロマチン領域に限定された特徴的なヒストン修飾と、RNAクラウド（塊）を形成し、転写活性の場を作り上げる。
本研究ではこの0.7Mbのゲノム領域とクロマチンドメインの関係を明らかにする。また細胞の分化やがん化など、細胞状態が変遷に伴うクロマチンドメインの動態を明らかにし、エレノアそこにエレノアノンコーディングRNA関わるかを検証することを目的とする。
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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
ER陽性乳がんの内分泌療法抵抗性モデル系であるLTED細胞では、ノンコーディングRNA群であるエレノアRNAが高発現している。エレノアはエストロゲン受容体(ER)タンパク質をコードするESR1遺伝子およびその近傍の3遺伝子群を含む、およそ0.7 Mbのゲノム領域から転写される。本研究では、この領域がクロマチンドメインの一ユニットであるととらえ、既存の他のドメイン構造との関連を調べた。一般公開されているデータベースの解析により、エレノアで規定されるドメインが、近隣ゲノムどうしが相互作用することで形成されるドメインであるTAD (topologically associating domain) におおよそ相当することを明らかにした。このドメインは、ES細胞（幹細胞）では転写不活性なB-コンパートメントに、乳腺に分化した細胞(MCF10A)ではそこから逸脱し、乳がん細胞(MCF7)では転写活性なA-コンパートメントに遷移することを確認している。これらのことより、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
エレノアの転写で規定されるクロマチンドメインについて、今後、Hi-C解析を行って、より定量的に評価する。Hi-C解析は、核内での3次元DNA構造をゲノムワイドに解析する手法である。細胞核をホルマリンで固定したのち、制限酵素処理し、物理的に近隣にあるゲノムDNAどうしをリガーゼにより結合させる。その後、DNAを分離精製し、高速シーケンサーにより融合した遺伝子部位を同定する。これにより、近隣のゲノムどうしが集合するTAD構造が可視化され、TADの境界をしめすinsulator indexなどの数値を得ることができる。次年度では、TADとA-B-コンパートメントの変遷を定量的に示すために、異なる細胞株にけるHi-Cを可能とする。そのために実験の最適化をすすめる。また、従来どおりに研究がすすんだ場合、最終年度には、エレノアRNAを阻害して、これらのTADの形成および変遷がいかに影響をうけるかを明らかにする予定である。
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