新規エピジェネティック修飾による高次クロマチン形成機構の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15772
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大屋 恵梨子 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (60847721)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ヘテロクロマチン / 遺伝子 / 発現制御 / エピジェネティクス / 分裂酵母

Outline of Annual Research Achievements

基本的に同じDNA情報を持つ約270種類のヒトの細胞では、各細胞での固有の性質を持つ様、クロマチンの後天的な化学修飾による「エピジェネティック」な発現制御により、DNA配列の変化を伴わずに遺伝子の発現を調節している。この発現調節に異常が生じると、個体の発生異常や、がん・生活習慣病などの疾患を引き起こす。本研究では、エピジェネティックな制御機構のうち、遺伝子の発現をOFFにするメカニズムに着目し、申請者が近年の研究で見出した新規エピジェネティック修飾であるヒストンH3の14番目のユビキチン化修飾について、細胞周期を通した修飾の動態・局在を明らかにし、脱ユビキチン化酵素などその動態制御に関わる因子の特定・機能解明する事を目的とする。当該年度は、以下の課題を中心に研究を実施した。

【異種酵母内での高次クロマチンの「再構築」系の確立】昨年度、遺伝学的なアプローチにより、分裂酵母の既知の20個程の脱ユビキチン化酵素をコードする遺伝子を欠損させて調査した結果、いくつかの脱ユビキチン化酵素をコードする遺伝子を欠損させた細胞では、既知の高次クロマチン制御因子と同様に、サイレンシング異常が観察された。よって、脱ユビキチン化酵素の高次クロマチン形成への関与が示唆されたが、高次クロマチン形成がどのように起こるのか不明な点が多く残されている。したがって、当該年度は、特定した脱ユビキチン化酵素も含め、高次ヘテロクロマチン形成関連因子がどのように制御に関わるのか詳細に検証する為、高次クロマチン形成関連因子やメカニズムが異なる異種酵母内での高次クロマチンの「再構築」を試みた。ユニークな遺伝子増幅・維持機構を持つ出芽酵母のリボソームRNA遺伝子領域を利用して、その領域に高次クロマチン形成へ関わる分裂酵母の遺伝子を組み込み、それらを酵母内で再構築する系を構築した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度では、特定した脱ユビキチン化酵素も含め、高次ヘテロクロマチン形成に関与が示唆されている遺伝子がどのように制御に関わるのか詳細に検証する為、高次クロマチン形成関連因子やメカニズムが異なる異種酵母内での高次クロマチンの「再構築」を試みた。ユニークな遺伝子増幅・維持機構を持つ出芽酵母のリボソーム領域を利用して、その領域に高次クロマチン形成へ関わる分裂酵母の遺伝子を組み込む為の系を構築することができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、構築した再構成の系を用いて、特定した脱ユビキチン化酵素を含む、高次クロマチン形成へ関わる因子発現させ、高次クロマチンを再構成する予定である。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の影響により、情報収集や成果発表の為に参加予定であった学会がオンラインでの開催となり、計上していた学会参加の為の予算を使用せず、次年度使用額が生じた。この為、2022年度は積極的に学会に参加して情報収集及び成果発表を行うこととし、次年度費用はその費用に充てる。