| Project Area | Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance |
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| Project/Area Number |
19H05746
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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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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩間 厚志 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70244126)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北村 俊雄 東京大学, 医科学研究所, 教授 (20282527)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥168,220,000 (Direct Cost: ¥129,400,000、Indirect Cost: ¥38,820,000)
Fiscal Year 2021: ¥30,030,000 (Direct Cost: ¥23,100,000、Indirect Cost: ¥6,930,000)
Fiscal Year 2020: ¥33,670,000 (Direct Cost: ¥25,900,000、Indirect Cost: ¥7,770,000)
Fiscal Year 2019: ¥39,000,000 (Direct Cost: ¥30,000,000、Indirect Cost: ¥9,000,000)
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| Keywords | 幹細胞 / 運命決定 / クロマチン複製 / 造血幹細胞 / 自己複製 / 非ゲノム情報 |
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| Outline of Research at the Start |
造血幹細胞とその分裂によって生じる2 つの娘細胞のシングルセル解析を行い、それらのクロマチン複製様式を明らかにする。シングルセルATAC-Seq によるオープンクロマチン領域解析、シングルセルHi-C 解析によるトポロジカル関連ドメイン解析、ならびにシングルセルRNA-seq を行い、造血幹細胞の分裂様式をクロマチン複製と遺伝子発現の観点から理解し、娘細胞のシングルセル骨髄移植によって規定される造血幹細胞の生物学的な自己複製・分化との対応を明らかにする。さらに、本領域研究において同定されるクロマチン複製制御因子群の生物学的意義を、造血幹細胞の自己複製における機能の検証を通して理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、造血幹細胞とその分裂によって生じる2つの娘細胞のシングルセル解析を行い、それらのクロマチン複製様式を明らかにする。具体的にはシングルセルATAC-Seq によるオープンクロマチン領域解析、シングルセルHi-C 解析によるトポロジカル関連ドメイン (TAD)解析、ならびにシングルセルRNA-seq を行い、造血幹細胞の分裂様式をクロマチン複製と遺伝子発現の観点から理解し、娘細胞のシングルセル骨髄移植によって規定される造血幹細胞の生物学的な自己複製・分化との対応を明らかにする。また、エピゲノム調節に関与するscaffold分子ASXL1がヒストン修飾の複製を介してクロマチン複製を制御する可能性について検証する。
岩間は、造血幹細胞が培養中に娘細胞に分裂した後の娘細胞のシングルセル解析を行うための準備を行った。細胞周期をモニターしながらサンプリングを行うために、細胞周期を蛍光色素で識別可能なFicciマウスを導入して繁殖中である。このマウスの造血幹細胞を用いた造血幹細胞のin vitroモニタリングシステムを確立した。また、造血幹細胞の培養液の検討を行い、未分化性を維持しながら培養が可能な培養条件を決定した。さらに、シングルセルをピックアップするための、顕微鏡やシングルセルピックアップ装置をセッティングした。
北村は、DNA複製の際に早期に複製されるヒストンH3K4、少し遅れて次のS期までに複製 される H3K27のメチル化を中心としてヒストン修飾複製分子機構調べる。具体的にはASXL1の種々修飾部位変異体や、scaffold分子ASXL1の種々修飾部位変異体や、欠失を利用して、どのような変異によりヒストン修飾が維持できなくるかについてin vitroの再構成系を用いて検証する予定であり、変異体などの作成を行い、in vitroの再構成系を確立中である。
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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
予定しているプロジェクトを確実に進めつつある。想定外の課題も多いがその都度計画を調整・変更しながら、目的達成に向け研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
【研究項目1】 造血幹細胞の細胞運命を規定するクロマチン複製様式の同定（岩間）造血幹細胞とその分裂によって生じる2 つの娘細胞のシングルセルの解析を通して、造血幹細胞の分裂様式をクロマチン複製と遺伝子発現の観点から理解する。令和1年度は、娘細胞のシングルセルの解析の準備を行った。令和２年はシングルセルRNA-seqを行うとともに、シングルセルHi-C 解析によるトポロジカル関連ドメイン (TAD)解析を行う。これらのデー
タを統合し、造血幹細胞のクロマチン複製様式と生物学的な自己複製・分化との対応を明らかにする。
【研究項目2】 非ゲノム情報調節因子ASXL1 によるクロマチン複製制御機構の解明（北村・岩間）ASXL1 は多くのエピジェネティック関連分子と結合し、H3K4me3、H3K27me3, H2AK119Ub1 などのエピゲノム調節に関与するscaffold 分子として機能する。ASXL1 がクロマチン複製の際にこれらの修飾酵素を必要な遺伝子座に呼び込むものと考えられ、変異体ではクロマチン複製に障害が生じ、造血幹細胞の自己複製に異常をきたすことが想定される。本計画では、DNA 複製の際に早期に複製されるヒストンH3K4、少し遅れて次のS 期までに複製されるH3K27 のメチル化を中心としてヒストン修飾の複製の分子機構を調べる。具体的にはASXL1 の種々の修飾部位の変異体や、欠失変異体を利用して、どの変異によりどのヒストン修飾が維持できなくなるかについてin vitro の再構成系を用いて検証する。
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Report
(1 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Akt inhibition synergizes with polycomb repressive complex 2 inhibition in the treatment of multiple myeloma.2019
Author(s)
Rizk M, Rizq O, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Koide S, Saraya A, Isshiki Y, Chiba T, Yamazaki S, Ma A, Jin J, Iwama A, Mimura N.
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Journal Title
Cancer Sci.
Volume: 110
Pages: 3695-3707
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] KDM2B in polycomb repressive complex 1.1 functions as a tumor suppressor in the initiation of T-cell leukemogenesis.2019
Author(s)
Isshiki Y, Nakajima-Takagi Y, Oshima M, Aoyama K, Rizk M, Kurosawa S, Saraya A, Kondo T, Sakaida E, Nakaseko C, Yokote K, Koseki H, Iwama A.
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Journal Title
Blood Advances
Volume: 3
Pages: 2537-2549
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The chromatin binding protein Phf6 restricts the self-renewal of hematopoietic stem cells.2019
Author(s)
Miyagi S, Sroczynska P, Kato Y, Nakajima-Takagi Y, Oshima M, Rizq O, Takayama N, Saraya A, Mizuno S, Sugiyama F, Takahashi S, Matsuzaki Y, Christensen J, Helin K, and Iwama A.
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Journal Title
Blood
Volume: -
Pages: 2495-2506
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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