原腸形成期におけるTAD形成によるクロマチンポテンシャル変化

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Chromatin potential for gene regulation
• Project/Area Number: 21H00245
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 遼平 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30756458)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: クロマチン３次元構造 / 初期胚 / クロマチンループ

Outline of Annual Research Achievements

染色体は受精後、リプログラミングを受け、クロマチンの３次元構造も大規模に変化することが近年明らかにされつつある。しかし、発生初期胚は細胞数が少ないなどの技術的な問題から、３次元構造変化の役割やその制御メカニズムは理解が進んでいない。分化した細胞のクロマチンは一般的にTopologically Associated Domain (TAD) という、物理的、機能的に独立した領域に区画化されていることが明らかになっている。このTADは、CTCFとコヒーシンというタンパク質がクロマチンのループを形成することで確立されることが明らかになっている。
メダカの未分化細胞では転写が起きているにも関わらずクロマチンループやTADが存在せず、細胞が分化する原腸形成期にそれらの構造が出現することが明らかになっている。TADはゲノム領域間の相互作用を制限・増幅すると考えられていることから、未分化細胞と分化した細胞ではTADの有無によって遺伝子ごとの転写のしやすさ（ポテンシャル）が異なり、分化能に影響を与えていることが考えられるが、TADの転写のしやすさや分化能に対する役割は明らかになっていない。
2021年度はTADの役割を明らかにするために、CTCFやコヒーシン関連因子に対してモルフォリノアンチセンスオリゴを用いた遺伝子のノックダウン実験を行った。その結果、遺伝子ごとに異なる表現型を示し発生異常を起こした。そこで、これらのノックダウン胚においてクロマチン３次元構造やトランスクリプトーム解析をすることでTADの転写制御への影響を評価できると考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していたクロマチンループ形成タンパク質の除去実験を行うためのメダカ系統作成が遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

クロマチンループの候補制御因子のノックダウン胚においてクロマチン３次元構造やトランスクリプトーム解析をすることでTADの転写制御への影響を評価する。