2021 Fiscal Year Research-status Report

人工細胞膜に封入した後成修飾クロマチン繊維の細胞内導入と遺伝子発現の定量的理解

Research Project

Project/Area Number	20K21406
Research Institution	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	梅原崇史国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (20415095)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	神谷厚輝群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (70612315)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords	エピゲノム / クロマチン / ヌクレオソーム / リポソーム / 遺伝子発現 / 細胞膜
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、ヒストンのリジンアセチル化修飾に代表されるエピジェネティクス修飾情報を含む長鎖クロマチンを試験管内再構成と人工細胞膜への封入技術によって培養細胞内に導入するための新規技術を開発することを目指した。本年度は、昨年度に引き続いて試験管内での長鎖クロマチンを含む転写系の再構成と転写産物の経時検出システムを開発し、転写系の人工膜への封入と細胞導入について検討・最適化した。研究代表者は、再構成クロマチン転写のモデルDNAとして、約200kbの環状プラスミドDNA、約2.5kbの直列ヌクレオソームDNA、および約2kbのRNAアプタマー転写カセットを設定した。これらのクロマチン鋳型に導入する化学修飾として転写活性化に重要なN末端リジンマルチアセチル化ヒストンH4を大量精製した。さらに、膜封入モデルでのクロマチン含有溶液からの遺伝子発現量を計測するため、ヒト培養細胞から核抽出液を調製し、RNAアプタマー転写カセットからの遺伝子発現の経時検出条件を検討・最適化した。研究分担者は、これまでに開発したマイクロデバイスによる人工細胞膜の作製法の応用により、長鎖クロマチンDNA分子を効率的に膜内に封入することに成功している。今年度は、研究代表者が作製した無細胞転写・翻訳システムにおける転写・翻訳反応をモニターできる系を細胞サイズリポソームに封入し、顕微鏡観察を行った。条件検討の末、再現性良くリポソーム内で転写・翻訳反応が観察可能になった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 新型コロナウイルス感染症の影響に伴う資材の納入遅れなど、当初予想しなかった事態が発生したため。
Strategy for Future Research Activity	課題の実施期間を1年間延長して引き続き研究を行う。
Causes of Carryover	新型コロナウイルス感染症の影響に伴う資材の納入遅れなど、当初予想しなかった事態が発生したため。クロマチンの再構成と転写アッセイおよび人工膜封入実験等の調製・測定に使用する予定である。