2020 Fiscal Year Research-status Report
Th2細胞分化過程におけるレギュロームマップ作成と新規エピゲノム制御因子の同定
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19K16683
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
木内 政宏 千葉大学, 大学院医学研究院, 助教 (30823629)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 免疫 / ヘルパーT細胞 / エピジェネティクス / トライソラックス / ATAC-seq / Th1 / Th2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内における細胞の正常な分化や機能発現には、環境からの様々な刺激に対するエピジェネティックな制御機構を介した遺伝子発現調節が必要である。T細胞では、抗原提示細胞からのMHCIIを介したTCR /補助受容体シグナル伝達は、T細胞分化の重要なプラミングシグナルであるのに対して、T細胞と抗原提示細胞の解離によるTCR /補助受容体シグナル伝達の停止もまたT細胞分化における重要なコミットメント因子として働くことが明らかとなっている。
本研究では、T細胞分化におけるTCR /補助受容体シグナル伝達の停止に着目し、そのシグナル伝達の停止による分化制御機構について、ATAC-seqそのエピゲノムな制御領域を特定し、T細胞分化における新規エピジェネティック 制御因子の同定を行った。
ATAC-seq解析の結果、TCR /補助受容体シグナル伝達の停止後に発現上昇する遺伝子群について、エピジェネティック制御因子であるTrithorax複合体のCxxc1サブユニットが、その転写をエピゲノムレベルで制御することを明らかにした(Kiuchi et al., J Exp Med. 2021)。また、Cxxc1によるH3K4Me3を介した転写制御により、Th1細胞とTh2細胞それぞれでTrib3とKlf2の発現を上昇させることで、過剰なT細胞分化を抑制することが明らかになった。一方で、Cxxc1の喪失は、T細胞誘導性のアレルギー性気道炎症において、過剰なサイトカインを産生する病原性ヘルパーT細胞の増加を引き起こし、病原性の増悪をもたらした。これらの結果は、Trithorax複合体のCxxc1サブユニットがTCR /補助受容体シグナル伝達の停止後の遺伝子発現をエピジェネティックな機構を介して制御することにより、適切な免疫システムの確立に不可欠な役割を果たすことが明らかとなった。
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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
(1) ATAC-seqおよびRNA-seqを用いたヘルパーT細胞の分化過程におけるレギュロームマップの作成
Th1細胞およびTh2細胞分化過程における経時的なATAC-seqおよびRNA-seq解析およびそれらを統合したin silico解析を行った結果、T細胞分化過程におけるダイナミックなレギュロームの変化を同定し、TCR /補助受容体シグナル伝達の停止後の特異的な遺伝子発現変化を明らかにした。さらに、motif解析および転写因子のEnrichment解析により、それぞれのレギュロームにおける特異的な転写因子の漸次的な活性の変化を明らかにした(Kiuchi et al., J Exp Med. 2021)。
(2)ヘルパーT細胞分化における時空間レギュローム制御分子の同定と機能解析
Motif解析および転写因子のEnrichment解析により、TCR /補助受容体シグナル伝達の停止後に発現が上昇する遺伝子群において、Trithorax複合体のCxxc1サブユニットの活性が上昇することを同定した。さらに、Cxxc1によるH3K4Me3を介した転写制御により、Th1細胞とTh2細胞それぞれでTrib3とKlf2の発現を上昇させることで、過剰なT細胞分化を抑制することが明らかになった。一方で、Cxxc1の喪失は、T細胞誘導性のアレルギー性気道炎症において、過剰なサイトカインを産生する病原性ヘルパーT細胞の増加を引き起こし、病原性の増悪をもたらした。
以上により、進展は概ね順調であると考えます。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヘルパーT細胞分化における１細胞レベルのエピゲノム解析
ヘルパーT細胞の分化過程におけるエピゲノム変化について、１細胞レベルで解析する。特に、ヘルパーT細胞のTCR /補助受容体シグナル伝達の停止後に発現が上昇する遺伝子群におけるエピゲノム変化について、Chromatin accessibilityおよびCompass複合体の分子に焦点を当て解析する。具体的には、野生型マウスおよびTrithorax複合体のCxxc1サブユニットの欠損マウス由来のヘルパーT細胞を用いて、その分化過程におけるエピゲノム変化およびトランスクリプトーム変化をSingle cell ATAC-seqおよびSingle cell RNA-seq解析を用いて解析を行う。本解析を通して、ヘルパーT細胞における分化におけるエピゲノム変化を１細胞レベルでレギュロームを明らかにする。
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