2023 Fiscal Year Annual Research Report
Significance and mechanism of mutually exclusive inactive histone marks
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21H04764
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木村 宏 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30241392)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | クロマチン / エピジェネティクス / 転写制御 / 染色体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H3K9me3とH3K27me3は共に転写抑制に関与する修飾であるが、排他的に存在し、それぞれ構成的ヘテロクロマチンと条件的ヘテロクロマチンの形成に働く。そこで、遺伝子発現の抑制に働くヘテロクロマチン構築機構の解明を目的として、H3K9me3とH3K27me3の排他性の生物学的意義と分子機構に関する解析を行った。
H3K27me3が濃縮する不活性X染色体をもつマウスMC12細胞を用いて、H3K27me3に結合する遺伝子コード型細胞内抗体（H3K27me3-mintbody）にH3K9のトリメチル化酵素であるSuv39H2の酵素活性ドメイン（SETドメイン）を融合したタンパク質（H3K27me3-mintbody-Suv39H2(SET)）をドキシサイクリン（dox）依存的に発現させるための細胞株を樹立した。コントロールとして、メチル化酵素活性を持たないSETドメインの点変異体（H3K27me3-mintbody-Suv39H2(SET-Mut)）を発現する細胞を樹立した。H3K27me3-mintbody-Suv39H2(SET)の発現誘導後１日で、H3K27me3が濃縮する不活性X染色体上へH3K9me3の局在が見られたが、SET-Mutではそのような濃縮は見られなかった。不活性X染色体上へのH3K9me3の濃縮は発現誘導後2-3日で最大に達した。この状態で、細胞は正常に増殖したが、不活性X染色体のDNA複製タイミングがより後期にシフトした。また、一過性の発現後にdoxを除去して発現を抑制したが、H3K9me3とH3K27me3の共局在状態は数日間維持された。これらの結果から、H3K9me3とH3K27me3の共局在は細胞にとって致死的ではないと考えられる。共局在がどの程度起こっているのかについて、今後調べていく必要がある。
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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
H3K9me3とH3K27me3を共局在させる系を樹立できた。今後この系を用いて解析が進むと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H3K27me3-mintbody-Suv39H2(SET)の発現により、H3K27me3が濃縮するクロマチンにH3K9me3がどの程度導入できたかについて、クロマチン免疫沈降により確認する。また、H3K9me3の導入効率を高めるために、SunTagなどを用いた増幅システムの使用を検討する。
一過性にH3K9me3とH3K27me3を共存させた後の変化について、時間経過を追って変動を解析する。その際、それぞれの脱メチル化酵素やメチル化酵素の局在性についても解析し、共局在から排他性に至る分子機構を明らかにする。
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[Journal Article] Epigenetic plasticity safeguards heterochromatin configuration in mammals.2023
Author(s)
Kei Fukuda, Takeshi Shimi, Chikako Shimura, Takao Ono, Takehiro Suzuki, Kenta Onoue, Satoko Okayama, Hisashi Miura, Ichiro Hiratani, Kazuho Ikeda, Yasushi Okada, Naoshi Dohmae, Shigenobu Yonemura, Azusa Inoue, Hiroshi Kimura, Yoichi Shinkai.
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Journal Title
Nucleic acids research
Volume: 51
Pages: 6190-6207
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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