微量ＣｈＩＰ－ｓｅｑ法の開発による始原生殖細胞のエピゲノム動態解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24681039
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 栗本 一基 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20415152)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ChIP-seq / BLIMP1 / PGC / 始原生殖細胞 / エピゲノム / 生殖細胞 / 微量 / 次世代シークエンサー

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、転写因子やヒストン修飾に対する定量的微量ChIP-seq法を開発し、この手法を、EGFPタグつきBlimp1ノックインマウスと、始原生殖細胞(Primordial Germ Cell-like Cells; PGCs)の試験管内モデル(PGC-like Cells; PGCLCs)の誘導系を組み合わせて適用した。具体的には、ES細胞(Embryonic Stem Cells; ESCs)、ESCｓからアクチビンとFGFにより誘導されるエピブラスト様細胞(Epiblast-Like-Cells; EpiLCs)、さらにEpiLCsをBMP4等のサイトカインにより刺激することで誘導されるPGCLCsに対し、転写活性化に関わるヒストン修飾(H3K4me3、 H3K27ac)および、転写抑制に関わる修飾(H3K27me3、H3K9me2)、転写制御因子BLIMP1およびTを、解析した。
その結果、この過程におけるヒストン修飾パターンの大規模な再編成が明らかになり、特にH3K27me3は、全ゲノムにわたる基底レベルの変動に、特定の遺伝子周辺での修飾レベルが重ね合わさる複雑な動態を示した。転写開始点周辺のH3K27me3の相対的レベルは、EpiLCsで最も低くなり、中胚葉誘導の開始と共に形態形成関連遺伝子群の周辺で顕著に増加し、PGCLCsではその傾向がさらに増強された。一方、H3K9me2は、EpiLCsからのPGCLCs誘導過程において一定のペースで減少した。Tは、中胚葉関連因子群とPGCs決定因子群にH3K27acをリクルートし、次いでBLIMP1が広範な発生関連遺伝子群を標的にして体細胞化を抑制することが示唆された。BLIMP1の結合を追って、周辺にH3K27me3が広がることが示され、ポリコームを介した抑制や、ゲノムワイドなH3K27me3増加への関与が示唆される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Quantitative Dynamics of Chromatin Remodeling during Germ Cell Specification from Mouse Embryonic Stem Cells (2015)
  • Author(s): Kurimoto, K., Yabuta, Y., Hayashi, K., Ohta, H., Kiyonari, H., Mitani, T., Moritoki, Y., Kohri, K., Kimura, H., Yamamoto, T., Katou, Y., Shirahige, K., Saitou, M.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 16 Pages: 517-532
  • DOI: S1934-5909(15)00113-7 [pii] 10.1016/j.stem.2015.03.002
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SC3-seq: a method for highly parallel and quantitative measurement of single-cell gene expression (2015)
  • Author(s): Nakamura, T., Yabuta, Y., Okamoto, I., Aramaki, S., Yokobayashi, S., Kurimoto, K., Sekiguchi, K., Nakagawa, M., Yamamoto, T., Saitou, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: - Pages: -
  • DOI: gkv134 [pii] 10.1093/nar/gkv134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Paternal nucleosomes: are they retained in developmental promoters or gene deserts? (2014)
  • Author(s): Saitou, M., Kurimoto, K.
  • Journal Title: Dev Cell Volume: 30 Pages: 6-8
  • DOI: S1534-5807(14)00414-6 [pii] 10.1016/j.devcel.2014.06.025
• [Journal Article] Cell-to-cell expression variability followed by signal reinforcement progressively segregates early mouse lineages (2014)
  • Author(s): Ohnishi, Y., Huber, W., Tsumura, A., Kang, M., Xenopoulos, P., Kurimoto, K., Oles, A. K., Arauzo-Bravo, M. J., Saitou, M., Hadjantonakis, A. K., Hiiragi, T.
  • Journal Title: Nat Cell Biol Volume: 16 Pages: 27-37
  • DOI: ncb2881 [pii] 10.1038/ncb2881
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CCR1-mediated accumulation of myeloid cells in the liver microenvironment promoting mouse colon cancer metastasis (2014)
  • Author(s): Hirai, H., Fujishita, T., Kurimoto, K., Miyachi, H., Kitano, S., Inamoto, S., Itatani, Y., Saitou, M., Maekawa, T., Taketo, M. M.
  • Journal Title: Clin Exp Metastasis Volume: 31 Pages: 977-89
  • DOI: 10.1007/s10585-014-9684-z
  • Peer Reviewed