炎症刺激で駆動する転写の波における転写ファクトリーとエピゲノム修飾相互作用の解析

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22310117
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 和田 洋一郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (10322033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神吉 康晴 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任助教 (00534869) ; 興梠 貴英 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (40401046) ; 大田 佳宏 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任助教 (80436592)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 転写 / RNAポリメレースII / 炎症 / 内皮細胞 / エピゲノム

Research Abstract

炎症刺激で活性化された遺伝子が、組織化されたRNAポリメレースII(Pol II)を含む転写ファクトリーに動員されて転写されるという仮説を検証するため、H24年度に下記の成果を得た。（１）100 kb以下の短い遺伝子の転写の波の観測：カスタムアレイによる未熟RNA産生観察や、活性型、非活性型Pol IIに対する抗体を用いたChIP-Seqによって、100 kb以下の遺伝子群においても転写の波が繰り返し生じていることが観察された。（２）Chromatin Conformation Capture (3C)によるクロマチン構造変化の観察：網羅的なクロマチン相互作用解析（chromatin interaction analysis using paired-end tag sequencing:ChIA-PET）を内皮細胞の刺激誘導系を用いて実施したところ、遠隔転写制御領域の近接関係が観察され、これを媒介する刺激特異的な転写複合体の存在を示唆していた。（３）RNAポリメレースII複合体に含まれる蛋白成分の同定：内皮細胞からPol II抗体による免疫沈降産物を調整してプロテオミクス解析を実施し、刺激が加わると同時に、無刺激状態で含まれていた酵素が脱落し逆にヒストンバリアントなどが加わり転写複合体の構成が変化していた。（４）転写におけるエピゲノム修飾の役割：コヒーシンをノックダウンした細胞では誘導されるべき遺伝子での転写の波が消失し、転写複合体を動員するためのクロマチン構造にはコヒーシンが必須であること、また本来と異なる遺伝子領域に転写複合体が導かれ、誤った転写が起きていた。H24年度は上記知見および手法に基づいて、低酸素刺激、PPARリガンド刺激、スタチン刺激による内皮細胞におけるクロマチン構造変化を観察し、それぞれ異なる転写複合体が関与していることを見いだし、随時報告している。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Distribution of histone3 lysine 4 trimethylation at T3-responsive loci in the heart during reversible changes in gene expression. (2012)
  • Author(s): Pandya, K., Kohro, T., Mimura, I., Kobayashi, M., *Wada, Y. Kodama, T., and Smithies, O.
  • Journal Title: Gene Expr Volume: 15 Pages: 183-198
• [Journal Article] Dynamic change of chromatin conformation in response to hypoxia enhances the expression of GLUT3 (SLC2A3) by cooperative interaction of hypoxia-inducible factor 1 and KDM3A. (2012)
  • Author(s): Mimura, I., Nangaku, M., Kanki, Y., Tsutsumi, S., Inoue, T., Kohro, T., Yamamoto, S., Fujita, T., Shimamura, T., Suehiro, J., Taguchi, A., Kobayashi, M., Tanimura, K., Inagaki, T., Tanaka, T., Hamakubo, T., Sakai, J., Aburatani, H., Kodama, T., and Wada, Y.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 32 Pages: 3018-3032
  • DOI: DOI:10.1128/MCB.06643-11.
• [Journal Article] Alternative splicing of CD44 mRNA by ESRP1 enhances lung colonization of metastatic cancer cell. (2012)
  • Author(s): Yae T, Tsuchihashi K, Ishimoto T, Motohara T, Yoshikawa M, Yoshida GJ, Wada T, Masuko T,Mogushi K, Tanaka H, Osawa T, Kanki Y, et al
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6;3 Pages: 883
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms1892.
• [Journal Article] TNFα signals through specialized factories where responsive coding and miRNA genes are transcribed. (2012)
  • Author(s): Papantonis A & Kohro T, Baboo S, Larkin JD, Deng B, Short P, Tsutsumi S, Taylor S, Kanki Y, Kobayashi M, Li G, Poh H, Ruan X, Aburatani H, Ruan Y, Kodama T, Wada Y, Cook PR.
  • Journal Title: EMBO J Volume: 31 Pages: 4404-14
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.288.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Path-preference cellular-automaton model for traffic flow through transit points and its application to the transcription process in human cells. (2012)
  • Author(s): Ohta Y, Nishiyama A, Wada Y, Ruan Y, Kodama T, Tsuboi T, Tokihiro T, Ihara S.
  • Journal Title: Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys Volume: 86 Pages: 021918
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A wave of nascent transcription on activated big genes in human endothelial cells is suggestive to dynamic chromatin movement caused by transcription factories (2013)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20130327-0329
• [Presentation] Comprehensive analyses revealed the epigenetic switch during the endothelial cell differentiation. (2013)
  • Author(s): 神吉康晴
  • Organizer: 第12回日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20130321-20130323
• [Presentation] Regulation of the Endothelial-Mesenchymal Transition (EndMT) (2012)
  • Author(s): 神吉康晴
  • Organizer: 第71回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 20120919-20120921
• [Presentation] 心血管系エピゲノム研究を通して得られた転写メカニズムの新しい概念 (2012)
  • Author(s): 和田洋一郎
  • Organizer: 第六回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20120514-0515
• [Presentation] Epigenetically coordinated GATA2 bindings are necessary for the endothelial cell specificity (2012)
  • Author(s): 神吉康晴
  • Organizer: 第六回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20120514-0515