2019 Fiscal Year Research-status Report
Deciphering neuroepigenetics that regulate the neural differentiation
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19K06907
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
武内 章英 京都大学, 医学研究科, 准教授 (90436618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯田 慶 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (00387961)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | クロマチン・リモデリングファクター / ヒストン修飾 / DNA修飾 / Sfpq / RNA結合タンパク質 / 長鎖遺伝子発現制御 / 免疫沈降 / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は以下を実施した
１）神経分化過程でのクロマチン構成分子およびその制御因子の網羅的な発現パターン解析
クロマチンダイナミクスに関わるクロマチン構成分子およびその制御因子は、その構造や機能が多義に渡りさらに共通するタンパク構造がないために、これまでにこれらをすべて網羅する遺伝子リストというものが存在しなかった。そのため、トランスクリプトームデーターからそれらの発現レベルや変動を調べる方法がなかったことが研究の進捗の大きなネックであった。そこで我々は、Gene Ontology termのデーターベースサーチ、インタラクトーム等のデーターベースサーチ、さらにdomain構造からの全遺伝子サーチによる抽出作業行ない、それらのマージからマニュアルキュレーションによりリストの作成を行った。
２）神経長鎖遺伝子のmRNAの転写を許容するクロマチンダイナミクスの制御メカニズムの解析
申請者はこれまでに、SfpqというRNA結合タンパク質が、神経発生の過程で100-2000kb長の神経分化に必須な遺伝子群の発現を制御していることを見出している。Sfpqの分子構造から、Sfpqは転写と共役して転写されたpre-mRNAに結合しながら、CDK9との相互作用によりRNAポリメラーゼを持続的に活性していることを明らかにした。現在Sfpqがクロマチンと相互作用しクロマチン構造を開くことで長鎖遺伝子の転写伸長を促進しているモデルを想定し研究を進めている。今年度はSfpqのドメイン構造の解析を行ない、長鎖遺伝子の発現制御に必須なドメインの同定を行い、さらに免疫沈降によりSfpqと相互作用する分子の同定を進めた。
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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
もともとしっかり練られた研究計画のもとに研究開始のための準備もしていたので、当初予定した通りに進捗しており、今のところ問題ない。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）神経分化過程でのクロマチン構成分子およびその制御因子の網羅的な発現パターン解析
クロマチン構成分子およびその制御因子の全遺伝子リストを完了させたのち、申請書の保持している、マウス胎児脳における神経発生・分化過程で発現変動する遺伝子リストとの照合を行ない、発現レベルから神経発生・分化過程での神経エピゲノム制御の全体像をまず調べる。発現変動が著明な分子につき、さらに脳内発現プロファイルを調べることで、神経分化や脳形成という高次生命現象にspecificなクロマチン制御が存在するのかどうかを明らかにする。２）で同定される分子と共に、機能解析につなげる。
２）神経長鎖遺伝子のmRNAの転写を許容するクロマチンダイナミックの制御メカニズムの解析
現在免疫沈降によりSfpqと相互作用する核内分子の単離を行っている。単離されたタンパク質につき今後質量分析(IP-MS解析)を行うことにより、神経長鎖遺伝子の発現制御に共役して起こる神経エピゲノム制御に関与する分子を網羅的に同定する。１）の神経発生過程で発現変動が著明な分子や、specificな発現パターンを示す分子、およびSfpqと相互作用するクロマチン構成分子およびその制御因子につき、さらに機能解析を行ない、神経発生における神経エピゲノム制御の生理的な意義の解明に挑む。
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| Causes of Carryover |
今年度行ったSfpqのドメイン構造決定の実験が予想以上に簡便にかつ速く進捗し、その分の経費が少なくて済んだため。逆にSfpqとの相互作用分子の免疫沈降の実験は追加の条件検討が必要なことが研究結果から明らかとなり、さらに質量分析を多くのサンプルで行うことが予想されるので、その分の経費が必要になることから、当該助成金と翌年度に請求した助成金を用いて実施する予定。全体の進捗は概ね研究計画通りになっている。
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