減数分裂におけるエピジェネティック制御機構の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K23731
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 大屋 恵梨子 中央大学, 理工学部, 助教 (60847721)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: ヘテロクロマチン / 遺伝子 / 発現制御 / 減数分裂 / エピジェネティクス / 分裂酵母

Outline of Annual Research Achievements

減数分裂は、精子や卵子等の生殖細胞の形成に必須であり、この過程に異常が生じると、染色体異常が生じ、不妊や個体の致死、ダウン症などの染色体異常疾患を引き起こす。減数分裂過程で生じる異常の原因は、①DNA配列依存的な異常と②それに依存しないエピジェネティックな異常に大別され、これまでの当該分野における研究は主に遺伝学的見地から①に注目したものがほとんどであり、②に関して詳細に調べた例は殆どない。本研究では、エピジェネティックな観点から減数分裂過程における染色体の構造変換のダイナミクスを明らかにし、その構造変換を制御する因子を特定することを目指し、以下の課題を中心に研究を実施した。

【減数分裂期における経時的クロマチン構造変換のプロファイリング】当該年度は、減数分裂期の一連の過程におけるクロマチンの構造変換のプロファイルを明らかにする事を目的とし、分裂酵母をモデル真核生物として用い、クロマチンの構造変換を制御する代表的マークであるヒストンH3K9メチル化修飾の経時的なゲノムマッピングを行う為の条件検討を進めた。この経時的なマッピングの為の実験条件として、細胞集団を同調的に減数分裂させる必要がある為、減数分裂の抑制に関わる遺伝子の温度感受性変異体を用いた同調を試みた。この変異体では、高温に移すと抑制が外れて減数分裂を開始する事が出来るが、検証の結果、この温度変化によってクロマチン構造自体が影響を受ける可能性が示唆された。よって、この代替法として、減数分裂誘導関連因子のATPアナログ感受性変異株を用い、ATPアナログ阻害剤で該当因子を阻害する事で温度変化を伴わず、減数分裂に誘導し、クロマチン構造変換の調査を試みる計画である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では、細胞を同調的に減数分裂させ、かつその過程がクロマチン構造自体へ影響を与えない系が必要である。当該年度は、まず、減数分裂における細胞同調の系として一般的に用いられている、減数分裂の抑制に関わる遺伝子の温度感受性変異体を用いて同調を試みた。この変異体では、高温に移すと抑制が外れて減数分裂を開始する事が出来るが、検証の結果、この温度変化によってクロマチン構造自体が影響を受ける可能性が示唆され、クロマチン構造変換の調査には不適当であった。その検証に多くの時間を費やし、当初の計画より遅れることとなった。

Strategy for Future Research Activity

遅れの原因となった温度感受性変異細胞を用いた細胞の同調系の代替法として、減数分裂誘導関連因子のATPアナログ感受性変異株を用いた同調系を用いて解析を行う。この代替法がクロマチン構造自体に影響を与えない事が確認できれば、この系を用いて、減数分裂期における経時的クロマチン構造変換のプロファイリング、及びクロマチン構造変換を制御する因子・修飾の同定を行う予定である。

Causes of Carryover

当該年度に、同調的に減数分裂させた細胞を用いて、クロマチン免疫沈降シーケンシング(ChIP-seq)を行い、減数分裂期の一連の過程におけるクロマチンの構造変換のプロファイルを明らかにする予定であった。しかし、細胞同調系の検証に多くの時間を費やした為、ChIP-seqの実験に用いる機器や消耗品の購入ができず、次年度使用額が生じた。この為、これらの機器や試薬の購入を次年度に行う事とし、次年度使用額はその経費に充てる。