2015 Fiscal Year Research-status Report
精巣幹細胞分化における核内形態変化およびエピジェネティック、スイッチの役割
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26860137
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
富澤 信一 横浜市立大学, 医学部, 助教 (00704628)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生殖細胞 / 幹細胞 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、哺乳類の精子形成を長期にわたって支える精子幹細胞の維持や分化に関する分子機構の解明を目指している。これまでの研究で、我々は精子幹細胞分化時には、DNAメチル化関連因子やヒストン修飾等のエピジェネティックな因子が大きく変化することを免疫染色法により見出し(エピジェネティック スイッチ)、それが分化に必要であるという証拠を示した。しかし、このような変化が具体的にどのような分子機構を経て分化を制御しているのか不明である。そこで、上記の結果を受け、本研究では次世代シークエンサーを用いて、各種ヒストン修飾がゲノム上のどの位置において変化しているか同定することを計画した。これにより、ヒストン修飾のスイッチが精子幹細胞分化時にどのような遺伝子の発現に影響し、分化を制御しているのか解明することが可能となると考えた。そこで、これまでに、マウスの精巣よりセルソーターを用いて分取した精子幹細胞や前駆細胞を用いてChIP-seqを行うための、少細胞からスタートできるヒストン修飾解析の実験系を確立した。それをもとに、実際にセルソーターを用いて分取した精子幹細胞および前駆細胞集団から、それぞれ遺伝子発現の活性および抑制に関わるH3K4me3, H3K27me3および、エンハンサーに関わるとされるH3K4me1, H3K27acのヒストン修飾データを取得することができた。現在までに、それらの修飾状態が分化に伴って変化する(スイッチが起きる)遺伝子領域を多数同定しており、今後の研究においてさらに詳細なデータ解析を行うことで、分化との関連性について検討を行っていく予定である。
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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
これまでに、少細胞から開始できるヒストン修飾解析法(ChIP-seq)の実験系の検討を終え、基本的なヒストン修飾(H3K4me3, H3K27me3)に加え、エンハンサーに関与するとされるH3K4me1, H3K27acといったヒストン修飾のChIP-seqを、実際にマウスの精巣よりセルソーターを用いて分取した精子幹細胞や前駆細胞から取得することができている点で研究に大きな進展が認められたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はデータ解析を中心とした研究を進める。つまり、現在までに取得した各種ヒストン修飾データを活用し、精子幹細胞が前駆細胞に分化する過程で具体的にどのようなエピジェネティックな変化が起き、それがどう分化と関連しているか調べる。さらには、ヒストン修飾以外にRNA-seqによる遺伝子発現状態のデータやDNAメチル化状態のデータも既に取得しているため、これらを併せて総合的にデータ解析を行うことで、精子幹細胞分化時に起きるエピジェネティック スイッチの本態やその役割を明らかにするための研究を実施する。
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| Causes of Carryover |
本研究で実施してきた次世代シークエンサー解析により、これまでにDNAメチル化や各種ヒストン修飾のゲノム全体的なパターンを精子幹細胞や前駆細胞を用いて同定することができたが、これらの細胞における各種エピジェネティック修飾と遺伝子発現には予想以上に複雑な関連性が存在することが推測された。そこで、この関連性をより具体的に明らかにするためには、追加の次世代シークエンサー解析が必要であると判断したため、それを次年度に実施することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
精子幹細胞や前駆細胞を用いた次世代シークエンサー解析(特にChIP-seq)を行うにあたって必要とする酵素などの試薬類やシークエンサー利用料を中心に使用することを予定している。
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[Journal Article] DNA methylation and gene expression dynamics during spermatogonial stem cell differentiation in the early postnatal mouse testis.2015
Author(s)
Kubo N, Toh H, Shirane K, Shirakawa T, Kobayashi H, Sato T, Sone H, Sato Y, Tomizawa S, Tsurusaki Y, Shibata H, Saitsu H, Suzuki Y, Matsumoto N, Suyama M, Kono T, Ohbo K, Sasaki H
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Journal Title
BMC Genomics
Volume: 16
Pages: 624-640
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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