2013 Fiscal Year Annual Research Report
X染色体不活性化機構が作る常染色体クロマチンの性差の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular mechanisms for establishment of sex differences. |
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| Project/Area Number |
25132701
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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 | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
長尾 恒治 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 講師 (60426575)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | X染色体不活性化 / ヘテロクロマチン |
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| Research Abstract |
ヒトなどの哺乳類では、X染色体の数が雄 (XY) と雌 (XX) との間で異なっているため、常染色体上の遺伝子量に対するX染色体上の遺伝子量が異なっている。そのため発生の初期に雌の２本あるX染色体のうち１本を、ほぼ全域に渡って不活性化するという遺伝子量補償機構が存在し、その結果見かけのX染色体の数が雄でも雌でも１本となる。不活性化されたX染色体は、バー小体と呼ばれる凝縮した染色体構造 (ヘテロクロマチン) として観察され、この染色体高次構造が遺伝子発現の抑制に関わると考えられてきたが、どのような分子メカニズムで形成されるのかやその意義はわかっていなかった。
今回、ヘテロクロマチン構成因子HP1と結合する新規因子の探索からHBiX1-SMCHD1複合体を同定し、この複合体がヒト不活性化X染色体の凝縮に必要であることを見いだした。さらに、X染色体不活性化に関わる既知の経路との遺伝的関係や、次世代シーケンサーを用いたChIP-seq解析によるHBiX1-SMCHD1の染色体上での高精度な局在位置の同定によって、HBiX1-SMCHD1複合体による不活性化X染色体凝縮の分子メカニズムのモデルを提唱することができた (Nozawa, Nagao, Igami et al., Nat. Struct. Mol. Biol. 2013)。
またHBiX1-SMCHD1複合体の知見を発展させるため、種間での保存性を検証できるマウス細胞の系や、染色体構造をより詳細に観察できる多色プローブによるFISH法の系を立ち上げることができた。
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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
不活性化X染色体の凝縮に関わるHBiX1-SMCHD1複合体を明らかにすることができ、論文として発表することができた。また、この複合体が、X染色体だけでなく常染色体上での染色体高次構造にも関わっているという知見をヒト、マウスで得ることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト細胞を用いたChIP-seq解析では、活性化X染色体と不活性化X染色体とを区別して解析したり、遺伝学的に同一な雄、雌細胞を準備することが不可能である。マウス細胞を使った系によりこの点を解決し、種間を通して保存されたHBiX1-SMCHD1の作用機構を明らかにする。またヒトとマウスで共通してHBiX1-SMCHD1によって制御を受ける領域を解析することで、常染色体上におけるHBiX1-SMCHD1の作用点を明らかにする。
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[Journal Article] Human inactive X chromosome is compacted through a polycomb-independent SMCHD1-HBiX1 pathway2013
Author(s)
Nozawa, R. S.*, Nagao, K.*, Igami, K. T.*, Shibata, S., Shirai, N., Nozaki, N., Sado, T., Kimura, H., and Obuse, C.
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Journal Title
Nat. Struct. Mol. Biol.
Volume: 20
Pages: 566-573
DOI
Peer Reviewed
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