2011 Fiscal Year Annual Research Report
生細胞内ヒストンメチル化可視化による不活性X染色体動態の解析
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22370063
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木村 宏 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (30241392)
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| Keywords | 染色体 / クロマチン / ヒストン / 翻訳後修飾 / エピジェネティクス / 遺伝子発現 / 生細胞イメージング / 不活性X染色体 |
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| Research Abstract |
ヒストンのリジン残基のメチル化は、DNAのメチル化と共にエピジェネティックな遺伝子発現制御において中心的な機能を持つ。本研究は、個々の細胞レベルでのヒストン修飾の時空間動態を明らかにするため、蛍光標識した特異的Fab断片による生細胞ヒストン修飾可視化技術を確立するするとともに、H3K27me3等の部位特異的ヒストン修飾を指標に、不活性X染色体の動態を明らかにすることを目的として行っている。本年度は、昨年度に確立したH3K27me3特異的Fabによる生細胞蛍光観察系を用いて、複数の細胞種における不活性X染色体の細胞核内局在と複製時期を解析し、ヒト細胞では不活性X染色体はS期の終了直前に細胞核内局在を変化させずに複製することを明らかにした。また、複製後にはH3K27me3レベルが低下することを示唆する知見が得られたため、免疫染色などを用いてH3K27me3やH3K9me2の細胞周期に伴う変動を解析した。その結果、不活性X染色体に限らず、H3K27me3の全体レベルはS期に低下することが明らかになった。さらに、今年度は、ヒストン修飾を長期的に観察するための新しい系の開発を行った。10種類以上のヒストン修飾抗体をコードする遺伝子から可変領域をクローニングし、蛍光蛋白質との融合蛋白質として培養細胞内での発現を試みたところ、2種類の抗体に関して機能的抗体可変領域の発現に成功した。この蛍光蛋白質融合可変領域の安定発現細胞株を構築することで、長期的なヒストン修飾の観察が可能となると考えられる。今後、不活性X染色体に濃縮される修飾抗体の発現系を構築し、幹細胞の分化に伴うX染色体不活性化過程の解析を行う予定である。
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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
本研究は、生細胞におけるヒストン修飾可視化技術を開発し、不活性X染色体の動態の解明を目的としているが、可視化技術に関しては、Fabを用いる方法を確立したのに加え、いくつか抗体の細胞内発現にも成功している。不活性X染色体の細胞周期における動態の解析も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、不活性X染色体のマーカーとなりうるヒストン修飾を認識する抗体の細胞内発現系の構築を試みている。この系を用いることで、長期間安定に観察することが可能になり、分化や脱分化に伴う不活性化の動態が解明できると考えられる。
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[Journal Article] Tracking epigenetic histone modifications in single cells using Fab-based live endogenous modification labeling
Author(s)
Hayashi-Takanaka Y, Yamagata K, Wakayama T, Stasevich TJ, Kainuma T, Tsurimoto T, Tachibana M, Shinkai Y, Kurumizaka H, Nozaki N, and Kimura H
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Journal Title
Nucleic Acids Res
Volume: 39
Pages: 6475-6488
DOI
Peer Reviewed
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