2013 Fiscal Year Annual Research Report
ヒストンシャペロンによるクロマチンのダイナミック制御
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25291001
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
永田 恭介 筑波大学, 学長 (40180492)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥脇 暢 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50322699)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 遺伝子 / ウイルス / ゲノム / 発生・分化 / クロマチン |
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| Research Abstract |
TAF-IがヒストンH1のクロマチン結合量の制御を介して、インターフェロン誘導性遺伝子の転写制御に関わることを明らかとした（論文投稿中）。またN末端領域の数十アミノ酸のみが異なる2つのサブタイプであるTAF-IαとTAF-Iβの機能について比較解析したところ、TAF-Iβはαに比べて高いヒストンH1シャペロン活性を示した。TAF-Iαとβの発現量を調節することで、ヒストンH1を介して組織特異的に転写が制御されている可能性が考えられる。TAF-I KOマウスは重度な貧血と未熟な血管形成を示し、胎生12.5日目までに致死であった。cDNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現パターンを網羅的解析したところ、TAF-I KO胚では低酸素応答遺伝子群や解糖系に関連する遺伝子群の発現量が増加していることが明らかとなった。またTAF-I以外のヒストンH1結合タンパク質についても解析を進め、Cullin4-DDB1 E3ユビキチンリガーゼ複合体の構成因子であるVprBPが、DNA損傷により誘導されるヒストンH1のユビキチン化を介して相同組換え修復関連遺伝子の転写活性化に関わる可能性が示唆された。アデノウイルスの感染後期におけるウイルスクロマチン上へのProtein VIIの配置機構とTAF-Iの機能について解析を行った結果、TAF-Iとは異なる細胞性因子がTAF-Iとは独立してProtein VIIと複合体を形成しウイルスゲノム上への配置に関与している可能性が示唆された。また、これまで感染後期においてウイルスクロマチン構造はヒストンの配置された細胞型からProtein VIIの結合したウイルス粒子型に変換されると考えられてきたが、新規合成されたウイルスDNAにヒストンが結合する前にProtein VIIの配置が行われるという新たな経路の可能性が示唆された（投稿準備中）。
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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
本年度はクロマチン構造変換に基づく遺伝子制御機構（実験計画３）について、TAF-IがヒストンH1の制御を介してインターフェロン誘導性遺伝子の転写に関わる事を明らかとした。また、TAF-IαとβのヒストンH1シャペロン活性の差異を生み出す分子メカニズムを明らかとした。以上はTAF-Iによる遺伝子特異的な転写制御機構を解明する上での基盤情報となる重要な成果であり、達成度としては十分であると考える。またTAF-Iαとβの機能的差異に関する実験成果は、精子クロマチンの細胞型クロマチンへの変換機構（実験計画２）においても重要な意義を持つものであり、これについてもある程度の進捗を見たと考えている。さらにヒストンH1のユビキチン化による新規の転写制御機構が存在する可能性も得ており、今後TAF-Iとの協調作用機構という点にも着目した解析へ発展できると考えている。
アデノウイルスについては、感染後期におけるウイルスクロマチン上へのProtein VIIの配置機構とTAF-Iの機能について解析を行い、TAF-Iとは異なる細胞性因子がTAF-Iとは独立してProtein VIIと複合体を形成しウイルスゲノム上への配置に関与している可能性と、新規合成されたウイルスDNAにヒストンが結合する前にProtein VIIの配置が行われるという新たな経路の可能性を得ており、進捗状況は十分である。
TAF-IのKOマウスを用いた生理機能解析（実験計画1）については、KOマウスの胎生致死表現型の原因について、マイクロアレイ解析からTAF-I KO胚では低酸素応答遺伝子群や解糖系に関連する遺伝子群の発現量が増加していることを明らかとしており、ある程度の進捗を見たと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）KOマウスを用いた生理機能解析： TAF-I KO胚では血液血管形成に異常を示すものの、血液血管関連遺伝子の発現量は野生型胚に比較して上昇していた。この点を明らかにするため、TAF-I KO 胚からES細胞を構築し、解析系を培養細胞に移す。初期胚発生を模したembryoid body（胚様体）形成により、TAF-Iの細胞分化過程における機能を明らかにする。細胞分化にともなう網羅的遺伝子発現パターン、およびクロマチン構造変化の解析とともに、TAF-I変異体を用いたレスキュー実験を行い、TAF-Iのゲノム機能調節因子としての機能を明らかにする。
（２）精子クロマチンの細胞型クロマチンへの変換機構：マウス受精卵においてTAF-Iの機能阻害あるいは発現抑制をする実験系を確立するため、①第一減数分裂前期の卵子へのTAF-IのmRNAに対するアンチセンスオリゴ、あるいはsiRNAのインジェクションと胚発生の観察、②Cre-loxP系を用いたTAF-Iの生殖細胞特異的コンディショナルKOマウスの作製、③TAF-Iの精子核脱凝集活性を阻害する抗体の未受精卵（第二減数分裂中期）へのインジェクションによる効果の検定の３つの実験を行う。
（３）クロマチン構造変換に基づく遺伝子制御機構：TAF-IのヒストンH1シャペロン活性依存的に転写制御を受ける遺伝子をマイクロアレイにより解析し、インターフェロン誘導性遺伝子と同様の分子メカニズムで制御される遺伝子群を明らかにする。また、アデノウイルスの感染後期におけるクロマチン構造形成に関与することが示唆された新規複合体について、感染細胞から単離した後に生化学的な機能解析を行うとともに、この複合体がTAF-I-Protein VII複合体とどのように機能分担（あるいは連携）が行われているのかを培養細胞レベルおよび試験管内反応系で並行して解析を行う。
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[Journal Article] Long Noncoding RNA NEAT1-Dependent SFPQ Relocation from Promoter Region to Paraspeckle Mediates IL8 Expression upon Immune Stimuli2014
Author(s)
Imamura K, Imamachi N, Akizuki G, Kumakura M, Kawaguchi A, Nagata K, Kato A, Kawaguchi Y, Sato H, Yoneda M, Kai C, Yada T, Suzuki Y, Yamada T, Ozawa T, Kaneki K, Inoue T, Kobayashi M, Kodama T, Wada Y, Sekimizu K, Akimitsu N
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Journal Title
Mol Cell
Volume: 53
Pages: 393～406
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Antagonistic activities of the immunomodulator and PP2A-activating drug FTY720 (Fingolimod, Gilenya) in Jak2-driven hematologic malignancies2013
Author(s)
Oaks JJ, Santhanam R, Walker CJ, Roof S, Harb JG, Ferenchak G, Eisfeld AK, Van Brocklyn JR, Briesewitz R, Saddoughi SA, Nagata K, Bittman R, Caligiuri MA, Abdel-Wahab O, Levine R, Arlinghaus RB, Quintas-Cardama A, Goldman JM, Apperley J, Reid A, Milojkovic D, Ziolo MT, Marcucci G, Ogretmen B, Neviani P, Perrotti D
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Journal Title
Blood
Volume: 122
Pages: 1923～1934
DOI
Peer Reviewed
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