2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K22393
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
加納 純子 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (10323809)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 染色体 / テロメア / サブテロメア / クロマチン / ヒストン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
染色体は、遺伝情報を担うDNAやタンパク質などからなる構造体であり、様々なドメインが存在する。サブテロメアは、テロメアに隣接するドメインであり、テロメアの繰り返し配列とは異なるDNA配列を持ち、各生物種のサブテロメア間で相同性が非常に高く長大な共通配列を含んでいる。チンパンジーなどの大型類人猿は、進化的にヒトに最も近いと言われている。しかし実は、染色体構造に明らかな違いがある。その代表例として、大型類人猿ではテロメアとサブテロメアの間に32塩基を単位とする長大な繰り返し配列 (StSat配列) が存在するが、ヒトには全く存在しないことがあげられる。ヒトではStSat配列が存在しないことがサブテロメアの高頻度な組換えを誘導し、それが大型類人猿との違い、進化・多様化を生んだのではないかという仮説を立て、その検証を行うことを目的とした。これまでに、チンパンジー細胞のStSat領域のクロマチン構造を探った。まずChIPアッセイによってヒストンの修飾を解析したところ、H3K9me3,H4K20me3などの遺伝子発現を抑制する方向に働くヒストン修飾が高度に検出され、逆にH3K4me3, H3K9ac,H3K36me3などはほとんど検出されなかったことから、サイレントなクロマチン構造をとっていることが示唆された。また、チンパンジーにおけるサブテロメア配列をゲノムデータベースの情報をもとにして解析したところ、一部はヒトと似ているが、一部はかなり違う構造を取っており、進化の過程で組換えなどによって大きな変化を起こしてきたことが推測された。
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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
StSatのクロマチン構造の解析は概ね順調に進んでおり、最近はStSatに特異的に結合する蛋白質を探るため、enChIP法やPICh法を用いて精製したサンプルを質量分析によって同定しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
＜StSat配列はサブテロメア遺伝子群の発現レベルに影響を及ぼすか？＞
ヒト細胞とチンパンジー細胞において、サブテロメア領域のクロマチン構造（ヒストン修飾）やサブテロメア遺伝子群のRNA発現レベルを調べ、両者の細胞で違いがあるか、細胞老化によって変化するか等を解析する。また、一部のStSat配列の削除、あるいはA)で同定されたStSat領域のヒストン修飾を行う酵素やStSat結合タンパク質をチンパンジー細胞内でノックダウンし、StSat領域のドメイン構造に異常を生じさせた時にサブテロメア遺伝子群の発現レベルが変化するかどうか調べる。さらに、ヒト細胞のサブテロメア内あるいは別の染色体部位にStSat配列を挿入し、周辺の遺伝子発現に影響が出るかどうか調べる。
＜StSat配列はサブテロメア領域の組換え頻度に影響を及ぼすか？ ＞
１倍体で安定に増殖して遺伝学的解析が容易な分裂酵母細胞のテロメア－サブテロメア間や他の染色体部位にStSat配列（数十kb）を挿入し、その近傍に配置したマーカー遺伝子の組換え頻度を測定する。体細胞分裂周期と減数分裂期の組換え頻度の違いや、StSat配列の有無による影響を調べる。また、ヒト、チンパンジー細胞においては、組換えがうまく起こったらマーカー遺伝子が発現するシステムを利用し、StSat配列の有無による影響を調べる。
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| Causes of Carryover |
StSat結合蛋白質の同定が予想外に難航しており、2019年度に行う予定であった実験を2020年度に行うことになった。そのための多くの物品費を2020年度に使用することになったため。
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