2022 Fiscal Year Annual Research Report

GTP 枯渇に応答したエピジェネティックな遺伝子発現制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	21J15569
Research Institution	University of Fukui
Principal Investigator	綾野貴仁福井大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2021-04-28 – 2023-03-31
Keywords	エピジェネティクス / IMD2 / GTP / ヘテロクロマチン / シングルセル
Outline of Annual Research Achievements	エピジェネティクス研究において、真核生物では環境の変化に応答し、DNAのメチル化やヒストンの翻訳後修飾によりクロマチン構造が変化することで、クロマチン領域近傍の遺伝子発現が制御されることが明らかにされてきた。しかし、環境の変化からエピジェネティックな修飾が誘導され、クロマチン構造が変化し、遺伝子の発現状態が変化するまでの詳細なプロセスは未だに分かっていない。また、近年では細胞集団において、細胞ごとに異なる遺伝子発現パターンを示す亜集団の存在が報告されているが、集団において一部の細胞が異なる遺伝子発現を示すメカニズムや生物学的な意義はほとんど解明されていない。本研究では、エピジェネティックな制御が誘導された後、染色体上の遺伝子の発現状態が変動するまでに関わる因子の特定、また細胞集団内に存在する表現型の異なる亜集団が発生する細胞間不均一性制御機構の解明を目的とした。モデル生物として出芽酵母を用い、ヘテロクロマチン領域の制御下にある遺伝子が、細胞集団において不均一な表現型を示す要因としてGTPに注目し、生体内GTPレベルの減少により発現誘導される遺伝子IMD2を標的とした。また、細胞間で異なる表現型を1細胞レベルで追跡し、不均一な表現型が生じるメカニズムの解析を行った。現在、IMD2領域の不均一な発現状態は様々なヒストン修飾因子やGTP濃度の変化によって調節されることを明らかにした。特にいくつかのヒストン修飾因子ではGTP濃度の減少時に影響する因子、GTPが枯渇していない生理的条件下でIMD2の発現量を変化させる因子等、異なる条件でIMD2領域の制御に関わる因子を同定した。一細胞追跡実験では、細胞間不均一性がGTP量とヒストン修飾因子のバランスによって制御されており、単純にGTP量の変化や、ヒストン修飾の変化だけが細胞間で異なる表現型を調節しているわけではないことを明らかにした。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。