2023 Fiscal Year Research-status Report

生殖細胞でのトランスポゾン抑制において低流動性顆粒がH3K9me3を保護する機構の解明

Research Project

Project/Area Number	23K14141
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	山崎啓也東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60888105)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2025-03-31
Keywords	トランスポゾン / 生殖細胞 / 相分離
Outline of Annual Research Achievements	本研究は生殖細胞でのトランスポゾン転移を抑制し、ゲノム安定性を守る機構について、核内で流動性の低い顆粒体を形成するタンパク質Morc1に焦点を当てて解明を目指すものである。本年度は、1. Morc1が形成する核内顆粒（Morc1顆粒）の低流動性に寄与する因子の解明及び、2. Morc1のH3K9me3修飾への寄与について研究を進めた。 1. Morc1顆粒の低流動性に寄与する因子の解明: Morc1の全長の大腸菌精製を試みたが収量が十分でなかったため、これまでにMorc1顆粒の形成に関わるドメインとして同定した天然変性領域(IDR)を大腸菌を用いて精製し、in vitro相分離アッセイを行った。この結果、Morc1がIDRの疎水相互作用を介して相分離し、Morc1顆粒を形成することが示唆された。実際にMortc1のIDRは、他の相分離タンパク質と比較して多くの疎水性アミノ酸を有しており、これがMorc1の低流動性に寄与すると考えられる。 2. Morc1のH3K9me3修飾への寄与: クロマチン免疫沈降法により3T3細胞で発現させたMorc1のクロマチン上での局在を調べたところ、顆粒形成依存的な転写開始点への結合が見られた。さらにH3K9me3修飾を担うSETDB1の相互作用タンパク質Trim28のゲノム局在データとMorc1のゲノム局在データの比較から、Morc1がTrim28と協働することが示唆された。Morc1の免疫沈降を行ったところTrim28との結合が確認され、免疫染色によりMorc1顆粒へのTrim28の共局在も観察された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は、計画していた1. Morc1顆粒の低流動性に寄与する因子の解明及び、2. Morc1のH3K9me3修飾への寄与について十分に進展を得ることができた。これらのさらなる解析を行うとともに、次年度計画を進めることで、Morc1顆粒の低流動性とトランスポゾンの抑制メカニズムの関係に迫れると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	1. Morc1顆粒の低流動性に寄与する因子の解明に関して、アミノ酸置換変異体を用いたin vitro相分離アッセイにより更なる解析を行っていく。 2. Morc1のH3K9me3修飾への寄与に関して、Morc1-Trim28複合体を介したH3K9me3修飾メカニズムの解明を、複合体タンパク質の同定及び、Morc1、Trim28の変異体解析・クロマチン免疫沈降法により目指す。 3. Morc1のクロマチン局在機構の解明: 修飾ヒストンとの結合及び、PIWIタンパク質との相互作用を解析することで、Morc1がクロマチンの特定部位（トランスポゾン）へ局在するメカニズムを明らかにする。
Causes of Carryover	「物品費」については、予定していたヒストンペプチドアレイの実験を次年度に計画変更したため、当初計画より減額となった。次年度使用額は、これらの実験を行う費用として使用する予定である。「旅費」については、国内学会参加を予定していたが、国際学会参加を優先し、その経費は他の財源から支出されたため、本研究費からは旅費が発生しなかった。次年度使用額は、国際学会での発表に充てる予定である。「その他」については、実施したシーケンス解析について、想定より安価な受託サービスを使用することができた。また、質量分析の委託費用についても、共同研究先で行うことができ、費用が抑えられた。次年度使用額は、これから多数行う予定であるクロマチン免疫沈降法によるシーケンス解析に充てる予定である。