2019 Fiscal Year Research-status Report
精巣特異的ヒストンH3tが染色体高次構造に果たす役割の解明
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19K06452
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
上田 潤 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80450394)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 精子形成過程 / ヒストンバリアント / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトを含む多くの真核生物は、精子や卵子などの配偶子を形成する過程で減数分裂を行い、遺伝的多様性を獲得する。過去十数年の研究から、エピジェネティクス制御に関わる因子の多くが精子形成過程に重要な役割を果たすことが明らかとなっている。とりわけ、ヒストンH3の修飾酵素の多くは、精子形成過程の途中、特に減数分裂で重要な役割を担っていることが明らかとなっている。
過去に申請者らは、精巣に特異的に発現するヒストンH3バリアントであるH3tが精子形成過程に必須であり、H3t欠損を欠損すると無精子症となることを明らかとした（Ueda, J., et al., Cell Reports, 2017）。そして正常な精子形成過程ではH3.1/H3.2がH3tに置き換わっていることを解明した。
本申請課題は、「H3tがどのようなメカニズムでゲノム中に取り込まれ、ゲノム中でどのような分子と相互作用することで染色体の高次構造や機能を制御しているのか？」を明らかにすることを目的としており、得られた知見を最終的には臨床医との共同研究を通じて男性不妊症の診断法や治療法の開発に繋げる。
これまでに、トロント大学のJinrong Min博士ら、基礎生物学研究所の中山潤一博士らとの共同研究によって、H3.1/H3.2よりもH3tの27番目のリジン残基のメチル化修飾に対してより結合能が高いポリコームタンパク質であるPHF1とPHF19の解析を進めてきた。これまでの解析からPHF1が精子形成過程の減数分裂期に発現し、H3K27meよりもH3t.K27meに対して何故高い結合能を有するかを構造学的に明らかにしている（論文投稿中）。現在、PHF1の精子形成過程での役割の解析を継続しており、併せて新規の結合分子の探索も進めることで、H3tの減数分裂期での役割を明らかにするための実験の準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本学の動物実験施設の改修工事と改修工事後の動物実験施設の立ち上げの関係で、動物実験等を一時的に中断する必要が生じた。このことから、当初の予定より計画がやや遅れている。一方、ラットの体外受精胚を用いたゲノム編集の実験系を立ち上げたので（論文投稿準備中）、今後この実験系を研究に活用する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
サンプリングのしやすさなどから、当初予定していた生化学的解析を今後は一部ラットを用いて進めることを予定している。
PHF1の精子形成過程の減数分裂期での役割は不明なので、今後は逆遺伝学的解析やChIP-Seq解析などを通じてその機能に迫ることを予定している。2020年6月から動物実験施設が稼働予定なので、中断していた研究を再開することを計画している。
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| Causes of Carryover |
本年度は動物実験施設の改修工事のために、研究を一時中断した。このことから、当初予定していた実験の一部が実施できなくなり、次年度に繰り越すこととした。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] IgSF11 regulates osteoclast differentiation through association with the scaffold protein PSD-95.2020
Author(s)
Kim H, Takegahara N, Walsh MC, Middleton SA, Yu J, Shirakawa J, Ueda J, Fujihara Y, Ikawa M, Ishii M, Kim J, Choi Y.
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Journal Title
Bone Research
Volume: 8
Pages: 5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Contour-Aware Residual W-Net for Nuclei Segmentation.2019
Author(s)
Das, S., Deka, A., Iwahori, Y., Bhuyan, M.K., Iwamoto, T., Ueda, J.
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Journal Title
Procedia Computer Science
Volume: 159
Pages: 1479-1488
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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