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全細胞オミクスによる骨格筋組織を構築するシステムの解明

Research Project

Project/Area Number 20H00456
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

大川 恭行  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥45,110,000 (Direct Cost: ¥34,700,000、Indirect Cost: ¥10,410,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
Fiscal Year 2020: ¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000)
Keywords骨格筋分化 / クロマチン構造 / 単一細胞解析 / 空間オミクス
Outline of Research at the Start

全細胞オミクスによる骨格筋組織を構築するシステムの解明遺伝子発現は細胞の機能を構築、維持する根源的なシステムの一つである。生体内における遺伝子発現はクロマチン構造上で制御され、膨大な数の遺伝子が秩序だった制御を受けることで特定の形質を獲得する。本研究課題ではクロマチン構造上の遺伝子発現制御により集約化される生体構築情報を全細胞レベルで習得し、組織固有の細胞の集団の獲得と細胞間で伝達されるコミュニケーションの全貌を解き明かす。以って生命の普遍的な謎であった細胞の集合体としての組織機能の獲得を網羅的解析と高度の情報科学を融合させた解析により迫る。

Outline of Annual Research Achievements

遺伝子発現は細胞の機能を構築、維持する根源的なシステムの一つである。生体内における遺伝子発現はクロマチン構造上で制御され、膨大な数の遺伝子が秩序だった制御を受けることで特定の形質を獲得する。本研究課題ではクロマチン構造上の遺伝子発現制御により集約化される生体構築情報を全細胞レベルで習得し、組織固有の細胞の集団の獲得と細胞間で伝達されるコミュニケーションの全貌を解き明かすことを目的としている。そこで、骨格筋組織形成の過程を、個々の細胞で行われる転写制御から、細胞の形質の獲得に至る内因的制御過程、そして、シグナル伝達・細胞間相互作用が織りなす細胞間ネットワークによる外因的制御過程について、単一細胞レベル且つ全細胞スケールの独自のマルチオミクス技術を駆使し解析している。これにより、遺伝子発現情報が集約されるクロマチン構造制御機構の観点から、組織形成までに形成される様々な細胞集団の形成、変化、あるいは消失過程を解き明かし、細胞集団間で行われる相互作用による制御・被制御関係を明らかにすることを最終的なゴールと設定した。生命の普遍的な謎であった細胞の集合体としての組織機能の獲得を網羅的解析と高度の情報科学を融合させた解析の立ち上げを進めている。今年度は特に複数エピゲノム情報を一度の解析で取得可能なmulti-target-クロマチン挿入標識法を開発し論文発表を行った(Handa T., et al Nat Protoc., 2020)。現在は、タンパク質およびmRNA情報の空間情報を保持した解析技術の開発を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定の開発を早めて、データ取得を進めており当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って進めていく。

Report

(2 results)
  • 2020 Comments on the Screening Results   Annual Research Report

Research Products

(21 results)

All 2021 2020

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 10 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 4 results) Book (5 results)

  • [Journal Article] Genome-wide analysis of chromatin structure changes upon MyoD binding in proliferative myoblasts during the cell cycle.2021

    • Author(s)
      Qianmei Wu, Takeru Fujii, Akihito Harada, Kosuke Tomimatsu, Atsuko Miyawaki-Kuwakado, Masatoshi Fujita, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa.
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: -

    • DOI

      10.1093/jb/mvab001

    • NAID

      40022687719

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  • [Journal Article] Transcription factor C/EBPβ induces genome-wide H3K27ac and upregulates gene expression during decidualization of human endometrial stromal cells2021

    • Author(s)
      Tamura Isao、Maekawa Ryo、Jozaki Kosuke、Ohkawa Yasuyuki、Takagi Haruka、Doi-Tanaka Yumiko、Shirafuta Yuichiro、Mihara Yumiko、Taketani Toshiaki、Sato Shun、Tamura Hiroshi、Sugino Norihiro
    • Journal Title

      Molecular Cellular Endocrinology

      Volume: 520 Pages: 111085-111085

    • DOI

      10.1016/j.mce.2020.111085

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  • [Journal Article] Subnuclear gene positioning through lamina association affects copper tolerance2020

    • Author(s)
      Sakamoto Y., Sato M., Sato Y., Harada A., Suzuki T., Goto C., Tamura K., Toyooka K., Kimura H., Ohkawa Y., Hara-Nishimura I., Takagi S., Matsunaga S.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Pages: 5914-5914

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19621-z

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  • [Journal Article] Direct reprogramming of human umbilical vein- and peripheral blood-derived endothelial cells into hepatic progenitor.2020

    • Author(s)
      Hiroki Inada, Miyako Udono , Kanae Matsuda-Ito, Kenichi Horisawa, Yasuyuki Ohkawa, Shizuka Miura, Takeshi Goya, Junpei Yamamoto, Masao Nagasaki, Kazuko Ueno, Daisuke Saitou, Mikita Suyama, Yoshihiko Maehara, Wataru Kumamaru, Yoshihiro Ogawa, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Pages: 5292-5292

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19041-z

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  • [Journal Article] The role of galanin in the differentiation of mucosal mast cells in mice.2020

    • Author(s)
      Yamaguchi T., Ikeda Y., Tashiro K., Ohkawa Y., Kawabata K.
    • Journal Title

      Eur J Immunol.

      Volume: 50 Pages: 110-118

    • DOI

      10.1002/eji.201848061

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  • [Journal Article] TKIs induce alternative spliced BCR-ABLIns35bp variant via inhibition of RNA polymerase Ⅱ on genomic BCR-ABL.2020

    • Author(s)
      Yuda J, Odawara J, Minami M, Muta T, Kohno K, Tanimoto K, Eto T, Shima T, Kikushige Y, Kato K, Takenaka K, Iwasaki H, Minami Y, Ohkawa Y, Akashi K, Miyamoto T.
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 111 Pages: 2361-2373

    • DOI

      10.1111/cas.14424

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  • [Journal Article] The Dynamics of Transcriptional Activation by Hepatic Reprogramming Factors.2020

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      Kenichi Horisawa, Miyako Udono, Kazuko Ueno, Yasuyuki Ohkawa, Masao Nagasaki, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input.
    • Journal Title

      Mol Cell.

      Volume: S1097-2765 Pages: 30502-30505

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2020.07.012

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  • [Journal Article] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells2020

    • Author(s)
      Ochiai Hiroshi、Hayashi Tetsutaro、Umeda Mana、Yoshimura Mika、Harada Akihito、Shimizu Yukiko、Nakano Kenta、Saitoh Noriko、Liu Zhe、Yamamoto Takashi、Okamura Tadashi、Ohkawa Yasuyuki、Kimura Hiroshi、Nikaido Itoshi
    • Journal Title

      Sci Adv

      Volume: 6

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaz6699

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  • [Journal Article] Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input.2020

    • Author(s)
      Tetsuya Handa, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Shoko Sato, Masaru Nakao, Naoki Goto, Hitoshi Kurumizaka, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura.
    • Journal Title

      Nature Protocols

      Volume: 15 Pages: 3334-3360

    • DOI

      10.1038/s41596-020-0375-8

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  • [Journal Article] Genomic Profiling by ALaP-Seq Reveals Transcriptional Regulation by PML Bodies through DNMT3A Exclusion2020

    • Author(s)
      Misuzu Kurihara, Kagayaki Kato, Chiaki Sanbo, Yasuyuki Ohkawa, Takeshi Fuchigami, Yusuke Miyanari
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 78 Pages: 493-505

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2020.04.004

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 骨格筋特異的なヒストンが構成するクロマチン構造の解明.2021

    • Author(s)
      大川恭行
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      大川恭行
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      大川恭行
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      第43回日本分子生物学会
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      大川恭行
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      第19回日本再生医療学会総会
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    • Author(s)
      大川恭行
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      大川恭行
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      第19回日本再生医療学会総会
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    • Publisher
      ニューサイエンス社 月刊細胞
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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

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