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2015 Fiscal Year Annual Research Report

細胞密度依存的な遺伝子発現とヒストン修飾

Research Project

Project/Area Number 25503002
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

林 陽子  東京工業大学, 生命理工学研究科, 産学官連携研究員 (50397551)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsヒストン修飾 / アセチル化 / メチル化
Outline of Annual Research Achievements

エピジェネティクスは、後天的遺伝情報とも呼ばれ、細胞周期・分化・癌化など様々な生命現象に深く関わる。ヒストン修飾は、DNAメチル化と共にエピジェネティクス形成に重要であり、遺伝子の発現調節に大きな影響を及ぼすことが分かっている。本研究では、細胞密度依存的にヒストン修飾のレベルが変化することに着目し、細胞密度依存的なエピジェネティクス制御と遺伝子発現調節の解明を目標とした。
昨年度までに、細胞密度を通常の培養条件よりも10~30分の1にすると、様々なヒストンH3メチル化修飾(K4、K9、K27、K36などのトリメチル)などで、低密度培養の細胞のほうが高いレベルを示すことが分かった。一方、アセチル化修飾は、低密度培養で減少することをつきとめた。またこの現象は、細胞密度による培地からの影響によるものであり、主に細胞の代謝産物である乳酸によるものであることを突き止めた。
本年度では、乳酸によるヒストン修飾への影響に着目した。アセチル化は、乳酸濃度依存的に少なくとも3時間以内には大きく上昇することが分かった。一方で、メチル化の変化は短時間では見られないが、24時間以上の培養によってメチル化修飾も減少することを確かめた。したがって、高密度細胞培養では、代謝産物である乳酸の濃度が上昇するによって、ヒストン修飾が変化すると考えられる。
並行して、細胞密度の異なる細胞集団を回収し、それぞれChIP-seqを行った。その結果、低密度培養では、ヒストンH3K9トリメチル化修飾は、テロメア周辺のメチル化が上昇する一方で、ヒストンH4K16アセチル化修飾は、遺伝子の転写開始点を中心に減少することを確認した。

  • Research Products

    (5 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells.2016

    • Author(s)
      Kaimori JY, Maehara K, Hayashi-Takanaka Y, Harada A, Fukuda M, Yamamoto S, Ichimaru N, Umehara T, Yokoyama S, Matsuda R, Ikura T, Nagao K, Obuse C, Nozaki N, Takahara S, Takao T, Ohkawa Y, Kimura H, Isaka Y.
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 6 Pages: 24318

    • DOI

      10.1038/srep24318

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distribution of histone H4 modifications as revealed by a panel of specific monoclonal antibodies.2015

    • Author(s)
      Hayashi-Takanaka Y, Maehara K, Harada A, Umehara T, Yokoyama S, Obuse C, Ohkawa Y, Nozaki N, Kimura H.
    • Journal Title

      Chromosome Res.

      Volume: 23 Pages: 753-766

    • DOI

      10.1007/s10577-015-9486-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Visualizing posttranslational and epigenetic modifications of endogenous proteins in vivo.2015

    • Author(s)
      Kimura H, Hayashi-Takanaka Y, Stasevich TJ, Sato Y.
    • Journal Title

      Histochem Cell Biol.

      Volume: 144 Pages: 101-109

    • DOI

      10.1007/s00418-015-1344-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 特異的抗体によるヒストンH4修飾動態の単一細胞解析2015

    • Author(s)
      林陽子・野崎直仁・木村宏
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] Distribution and its function of histone H4 modifications revealed by a panel of specific monoclonal antibodies2015

    • Author(s)
      Hayashi-Takanaka Yoko, Naohito Nozaki, Hiroshi Kimura
    • Organizer
      内藤カンファレンス(Epigenetics-From histone code to therapeutic strategy)
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-17
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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