全能性獲得機構の解明のためのmulti-omics技術の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Program of totipotency: From decoding to designing
• Project/Area Number: 20H05368
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60596823)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ChIL-Seq / エピジェネティクス / マルチオミクス

Outline of Annual Research Achievements

哺乳動物において受精卵は、受精後に、精子および卵子由来のゲノム状態が初期化されることで全能性を獲得する。この全能性の獲得には、様々なエピゲノム因子が関わると考えられるが、その全貌は明らかとなっていない。このような全能性因子の解析のためには、どの因子が協調して機能しているのかを分類するための同時性を担保した解析手法が必須である。そこで、研究代表者はこの同時性を担保するためにクロマチン構造解析と転写産物を同時に取得する技術開発を目指す。具体的には、研究代表者らが最近開発した単一細胞レベルのエピゲノム解析手法であるChIL-seqを発展させた同時エピゲノム因子同定技術multi-ChILとmRNA-seqを同一細胞内で行うmulti-ChIL omicsの開発を進める。本年度は、本技術の基盤となるmulti-ChIL法がある。multi-ChIL法は２種類以上のターゲットに対するゲノム位置情報を同一サンプルから取得する方法で、そのプロトコルを論文に公表した。同時に、ChIL-seqの詳細なプロトコルおよび各工程における品質チェックについても論文化により公開した。さらに単一細胞解析に向けたChIL-seqのハイスループット化を進め、ヒストン修飾およびRNAポリメラーゼIIのゲノム局在情報を可視化することに成功した。今後は複数エピゲノム情報の同時取得に向けたプロトコルの検証を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定の開発通りに、データ取得を進めている。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Genome-wide analysis of chromatin structure changes upon MyoD binding in proliferative myoblasts during the cell cycle. (2021)
  • Author(s): Qianmei Wu, Takeru Fujii, Akihito Harada, Kosuke Tomimatsu, Atsuko Miyawaki-Kuwakado, Masatoshi Fujita, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa.
  • Journal Title: J Biochem Volume: 169 Pages: 653-661
  • DOI: 10.1093/jb/mvab001.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subnuclear gene positioning through lamina association affects copper tolerance. (2020)
  • Author(s): Yuki Sakamoto, Mayuko Sato, Yoshikatsu Sato, Akihito Harada, Takamasa Suzuki, Chieko Goto, Kentaro Tamura, Kiminori Toyooka, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Ikuko Hara-Nishimura, Shingo Takagi, Sachihiro Matsunaga.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 11 Pages: 5914
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19621-z.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells. (2020)
  • Author(s): Hiroshi Ochiai, Tetsutaro Hayashi, Mana Umeda, Mika Yoshimura, Akihito Harada, Yukiko Shimizu, Kenta Nakano, Noriko Saitoh, Zhe Liu, Takashi Yamamoto, Tadashi Okamura, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura, Itoshi Nikaido.
  • Journal Title: Sci Adv. Volume: 6 Pages: eaaz6699
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaz6699.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input. (2020)
  • Author(s): Tetsuya Handa, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Shoko Sato, Masaru Nakao, Naoki Goto, Hitoshi Kurumizaka, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura.
  • Journal Title: Nat Protoc. Volume: 15 Pages: 3334-3360
  • DOI: 10.1038/s41596-020-0375-8.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ChIL法による単一細胞エピゲノムプロファイリング. (2020)
  • Author(s): 原田 哲仁, 前原 一満, 半田 哲也, 木村 宏 , 大川恭行
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会
• [Book] 1細胞エピゲノム解析技術開発の最前線 (2021)
  • Author(s): 大川 恭行,原田 哲仁,前原 一満
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社 週刊医学のあゆみ
• [Book] 骨格筋研究のための最先端解析技術. (2020)
  • Author(s): 原田 哲仁，大川 恭行
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 羊土社 実験医学
• [Book] シングルセルでのエピゲノム情報の計測技術. (2020)
  • Author(s): 原田 哲仁，大川 恭行
  • Total Pages: 8
  • Publisher: 羊土社 実験医学