2021 Fiscal Year Research-status Report

Deciphering neuroepigenetics that regulate the neural differentiation

Research Project

Project/Area Number	19K06907
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	武内章英愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (90436618)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	飯田慶京都大学, 医学研究科, 特定助教 (00387961)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	Sfpq / RNA結合タンパク質 / 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 / RNA修飾 / 超長鎖遺伝子発現制御 / 免疫沈降・質量分析
Outline of Annual Research Achievements	申請者はこれまでに、SfpqというRNA結合タンパク質が、神経発生の過程で神経分化に必須な100-2000kb長の超長鎖遺伝子群の発現を制御していることを見出しており、ここからSfpq依存性の転写伸長機構が、核内構造、染色体構造、クロマチン構造の制御機構とクロストークして上記のような非常に長い遺伝子の発現を制御している可能性につき検討を行っている。昨年度は、Sfpqの作る遺伝子発現制御複合体の同定のため、核抽出液からSfpqの作る巨大複合体（RNAヒストン構造）の単離の条件検討を行い、その実験系を確立した。今年度、確立した実験系を用いて免疫沈降と質量分析（IP-MS）による網羅的な解析を行い、Sfpqの作る巨大複合体の構成分子1908個の同定に成功した。これらの分子につきGO解析を行ったところ、Chromatin organization、Epigenetic regulation、RNA Polymerase II Transcription Elongationに関わる分子が同定されたことから、仮設通りSfpq依存性の転写伸長機構が、クロマチンダイナミックス制御とクロストークして神経幹細胞分化を制御していることが強く示唆され、その制御分子を同定できた。さらに一昨年作成したクロマチンダイナミクス関連の全遺伝子リストの作成を行い、自身が作成したマウス胎児脳の時空間的トランスクリプトームデーターとのマージを行い、神経分化過程でのクロマチンダイナミクス関連の全遺伝子の網羅的な発現パターン解析を行った。その結果、神経分化に伴い、クロマチン構成分子および制御因子のパターンが大きく変動することを確認した。今年度は、さらに上記のIP-MSの結果同定された分子リストとのマージを行い、実際の脳形成に発現が変動するSfpqの作る巨大複合体構成因子を同定できた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和２年度のコロナ感染拡大と京都府への緊急事態宣言の発令により、京都大学医学部の研究室では、長期に渡りラボでの研究活動が大幅に制限された時期があったため、コンピューターを用いたデーター解析をメインにした研究は予定より早く進んだが、wetの実験は若干の遅れを生じていた。令和３年度は愛媛大学へ異動となり、新たに研究室を立ち上げる必要等で実験開始に時間がかかったが、後半から研究が予定通り進み、順調に進展した。
Strategy for Future Research Activity	R3年度に同定されたSfpq依存性の転写伸長機構と相互作用する核内構造、染色体構造、クロマチン構造の制御分子につき機能解析を進め、その分子制御メカニズムの解析と、制御の全容解明に資する知見を得ることを目指す。
Causes of Carryover	R2年度のコロナ感染拡大と緊急事態宣言の発令により長期に渡りラボでの研究活動が大幅に制限された時期があったため、Sfpqの作る巨大複合体（RNAヒストン構造）の同定のための免疫沈降と質量分析（IP-MS）による網羅的な解析に遅れが生じていた。そのため、R2年度に予定していた実験をR3年度に行った。R３年度に実施予定であった同定された分子を元にしたSfpq依存性の転写伸長機構と核内構造、染色体構造、クロマチン構造の制御機構の分子メカニズムの解析をさらにR４年度に行うため、次年度使用額が生じた。遅れた分は次年度に実施可能なため、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。