2013 Fiscal Year Annual Research Report
心筋細胞分化における時期特異的クロマチンリモデリング制御に関する研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular mechanisms of cell fate determination in the cells that undergo stepwise differentiation to multiple pathways |
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| Project/Area Number |
25118709
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
油谷 浩幸 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (10202657)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 分化 / エピゲノム / 細胞系譜 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、多能性細胞から心筋細胞への分化系をモデルとして、DNAメチル化やヒストン修飾等のエピゲノム標識，クロマチン状態の動的変動データに基づいてその制御機構を明らかにすることである。
EC細胞あるいはES細胞からの心筋分化誘導系を用いて、FAIRE (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements)解析によるクロマチンへのアクセス性(accessibility)を測定し、各分化段階に特異的なオープンになると同定されたクロマチン領域に、有意に高頻度に出現する結合配列モチーフから分化制御因子を推定した。従来心筋分化の制御因子として知られるβ-cateninやBrachyuryなどの転写因子の結合モチーフが中胚葉段階の細胞では高頻度に出現したので、それらの結合部位をChIP-seq解析により同定した。さらにSWI/SNF複合体の存在領域についてもChIP-seqにより決定した。エピゲノム標識については活性化クロマチン領域に特徴的なヒストン修飾であるK4me1およびK27Acに加えて、DNA脱メチル化に関わるヒドロキシメチルシトシンの局在をhmeDIP-seqにより検出した。
さらに細胞集団内には多様性があるため、1細胞でのトランスクリプトーム解析を実施することにより、発現遺伝子間の相関関係を検出することが可能となった。
領域内での連携研究の推進にも貢献すべく、新たなエピゲノム解析技術を立ち上げた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
時期特異的にchromatin accessbilityが向上するエンハンサー領域候補を特定できた。心筋分化に重要であるといわれたβ-cateninやBrachyuryの結合領域をChIP-seq法によって同定したところ、両因子は近接して結合することが判明した。いわゆるスーパーエンハンサーを形成していると考えられた。ヒドロキシメチルシトシンはこれらの時期特異的エンハンサーが使われる時期にほぼ一致して局在することも認められた。
1細胞のトランスクリプトーム解析データを合わせることにより、遺伝子間相互の相関関係も明らかになるなど、予定を上回る進捗が得られたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
時期特異的に活性化されるエンハンサー領域候補を特定できたので、ヌクレオソームがフリーとなりDNAの脱メチル化が生じるために、SWI/SNF複合体やTETタンパクが同領域に動員されることをChIP-seq解析に加えてタンパクレベルでも明らかにする。
また、中胚葉段階への移行に際しては、幹細胞性の喪失と連動せねばならない。一方、心筋特異的に発現する遺伝子群については幹細胞段階では発現せぬような抑制機構が働いている可能性も想定されることから、それらの遺伝子領域のエピゲノム標識の特徴について検討する。
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[Journal Article] Genome-Wide Analysis of the Chromatin Composition of Histone H2A and H3 Variants in Mouse Embryonic Stem Cells.2014
Author(s)
Yukawa M, Akiyama T, Franke V, Mise N, Isagawa T, Suzuki Y, Suzuki MG, Vlahovicek K, Abe K, Aburatani H, Aoki F.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 9
Pages: e92689
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A novel cell-cycle-indicator, mVenus-p27K(-), identifies quiescent cells and visualizes G0-G1 transition.2014
Author(s)
Oki T, Nishimura K, Kitaura J, Togami K, Maehara A, Izawa K, Sakaue-Sawano A, Niida A, Miyano S, Aburatani H, Kiyonari H, Miyawaki A, Kitamura T.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 4
Pages: 4012
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Noninvasive and quantitative live imaging reveals a potential stress-responsive enhancer in the failing heart.2014
Author(s)
Matsuoka K, Asano Y, Higo S, Tsukamoto O, Yan Y, Yamazaki S, Matsuzaki T, Kioka H, Kato H, Uno Y, Asakura M, Asanuma H, Minamino T, Aburatani H, Kitakaze M, Komuro I, Takashima S.
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Journal Title
FASEB J.
Volume: in press
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] GATA factor switching from GATA2 to GATA1 contributes to erythroid differentiation.2013
Author(s)
Suzuki M, Kobayashi-Osaki M, Tsutsumi S, Pan X, Ohmori S, Takai J, Moriguchi T, Ohneda O, Ohneda K, Shimizu R, Kanki Y, Kodama T, Aburatani H, Yamamoto M.
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Journal Title
Genes Cells
Volume: 18
Pages: 921-33
DOI
Peer Reviewed
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