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Molecular mechanisms underlying heterochromatin assembly

Planned

Project AreaChromatin potential for gene regulation
Project/Area Number 18H05532
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute for Basic Biology

Principal Investigator

中山 潤一  基礎生物学研究所, クロマチン制御研究部門, 教授 (60373338)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小布施 力史  大阪大学, 理学研究科, 教授 (00273855)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥142,090,000 (Direct Cost: ¥109,300,000、Indirect Cost: ¥32,790,000)
Fiscal Year 2022: ¥27,820,000 (Direct Cost: ¥21,400,000、Indirect Cost: ¥6,420,000)
Fiscal Year 2021: ¥27,820,000 (Direct Cost: ¥21,400,000、Indirect Cost: ¥6,420,000)
Fiscal Year 2020: ¥27,820,000 (Direct Cost: ¥21,400,000、Indirect Cost: ¥6,420,000)
Fiscal Year 2019: ¥27,820,000 (Direct Cost: ¥21,400,000、Indirect Cost: ¥6,420,000)
Fiscal Year 2018: ¥30,810,000 (Direct Cost: ¥23,700,000、Indirect Cost: ¥7,110,000)
Keywordsヘテロクロマチン / HP1 / ヒストン修飾 / 転写制御
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヘテロクロマチン構造形成の分子機構の解明を目指し、以下の2つの研究課題を中心に研究を実施した。

【1】HP1によるヘテロクロマチン制御(中山):ヘテロクロマチン形成におけるHP1アイソフォームの機能分担を明らかにするため、分裂酵母のSwi6とChp2に着目して解析を進めた。Chp2はSwi6に比べて強固にクロマチンに結合し、これがChp2特異的な機能に関与していることが示唆されている。Chp2のクロマチン結合の詳細を明らかにするため、EMSAによってChp2の持つDNA/RNA結合能を調べたところ、Chp2がCSD領域を介してDNA/RNAに結合することが明らかになった。また、アフィニティー精製によって同定した新規のChp2相互作用因子について、その結合をIP-western法と酵母ツーハイブリッド法で検証した。

【2】増殖・分化のスイッチング過程におけるクロマチンの構造変換(中山・小布施):分裂酵母の胞子形成に関して、本年度は胞子を用いたChIP法の改良と検討を行った。栄養増殖中の細胞と胞子で活性クロマチンの指標であるH3K4me2と不活性化クロマチンの指標であるH3K9me2の変化を調べたところ、それぞれの動態に違いがあることが明らかになった。ES細胞に関しては、これまでに、不活性化X染色体に局在する機能未知のHP1結合因子を同定し、HBiX2と名付けた。HBiX2を細胞から除去すると、不活性X染色体上のH3K27me3が減退し、H3K9me3が亢進することを間接蛍光抗体法で見出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究項目1では、分裂酵母のHP1アイソフォームの機能分担の解明を目指し、Chp2特徴的な結合因子の同定、またDNA/RNA結合能を見出すことができたため。また研究項目2では、胞子を用いたChIP法を確立し、活性型/不活性型ヒストンメチル化修飾の動態変化を見出すことができたため。ES細胞の分化系では、新たに見出したHBiX2がX染色体上のH3K27me3とH3K9me3の制御に関わっていることを発見したため。

Strategy for Future Research Activity

研究項目1では、引き続きChp2の相互作用因子の解析を進めるとともに、Chp2の持つDNA/RNA結合能とChp2の機能との関連を解析する。研究項目2の分裂酵母の胞子形成に関しては、先行する研究によって見出した胞子特異的なクロマチン因子の動態変化、またそれらをコードする遺伝子の変異による胞子クロマチンへの影響を解析する。また、胞子クロマチンのヒストン修飾の動態を明らかにするため、ChIP-seq法を用いた解析を継続して行う。ES細胞に関しては、HBiXの除去によるヒストン修飾の変動をChIP-seq法を用いてより詳細に明らかにする。また、このヒストン修飾の変動に対する、HBiX2に結合するヒストン脱アセチル化酵素の役割を明らかにする。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(46 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 12 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 9 results)

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    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 2161 Pages: 89-99

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0680-3_8

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    • Journal Title

      Elife

      Volume: 9

    • DOI

      10.7554/elife.58675

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      Hamanaka Kohei、Sikrova Darina、Mitsuhashi Satomi、Masuda Hiroki、Sekiguchi Yukari、Sugiyama Atsuhiko、Shibuya Kazumoto、Lemmers Richard J.L.F.、Goossens Remko、Ogawa Megumu、Nagao Koji、Obuse Chikashi、Noguchi Satoru、Hayashi Yukiko K.、Kuwabara Satoshi、Balog Judit、Nishino Ichizo、van der Maarel Silvere M.
    • Journal Title

      Neurology

      Volume: 94

    • DOI

      10.1212/wnl.0000000000009617

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      Cellular Immunology

      Volume: 356 Pages: 104188-104188

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      Volume: 15 Pages: 4058-4100

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      Ogawa-Momohara M, Muro Y, Goto K, Obuse C, Satoh M, Kono M, Akiyama M.
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      Volume: 47

    • DOI

      10.1111/1346-8138.15316

    • NAID

      120006884960

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      Volume: 10 Pages: 5598-5598

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      Volume: 20

    • DOI

      10.15252/embr.201948111

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      Volume: 12 Pages: 45-45

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      Volume: - Pages: 455-458

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      The Journal of Biochemistry

      Volume: 165 Pages: 433-446

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      Nat Genet

      Volume: 51 Pages: 529-540

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      Volume: 32(11-12) Pages: 806-821

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      10.1101/gad.310995.117

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    • Author(s)
      高橋沙央里、三浦尚、柴田隆豊、長尾恒治、小布施力史、竹林慎一郎、平谷伊智朗
    • Organizer
      第12回 日本エピジェネティクス研究会年会
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Published: 2018-07-20   Modified: 2022-07-01  

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