Genome-stabilizing activity of aldehyde catalyzing enzymes that support epigenetic reprogramming
Project/Area Number |
20K21394
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
高田 穣 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (30281728)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牟 安峰 京都大学, 生命科学研究科, 特定助教 (20894455)
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Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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Keywords | ADH5 / ALDH2 / ADD syndrome / Fanconi anemia / iPS cells / reprogramming / エピゲノム再構成 / フォルムアルデヒド / ゲノム損傷 / iPS細胞 / リプログラミング / アルデヒド / エピジェネティックリプログラミング / 脱メチル化酵素 |
Outline of Research at the Start |
生体内の発生・分化・強力な転写活性化など、さまざまな場面で、細胞のゲノムにクロマチン修飾・高次クロマチン構造のドラスティックな変化が生じる(これをepigenetic reprogramming、エピゲノム再構築と定義)。本研究では、エピゲノム再構築に伴うヒストン脱メチル化反応によるホルムアルデヒド(HCHO)産生がゲノムを損傷すること、そして、HCHOを分解する酵素群であるADH5/ALDH2による解毒作用がエピゲノム再構築を支える必須メカニズムであることを、①iPS細胞初期化、②細胞株における低酸素下からの再酸素化、の2つの実験系において検証する。
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Outline of Annual Research Achievements |
アルデヒド分解酵素ADH5とALDH2の複合欠損症であるAldehyde degradation deficiency Syndrome(ADDSと略称)を同定した。その研究途上、この疾患由来細胞のiPS化が非常に困難であることに気づいた。本研究では、エピゲノム再構築に伴うヒストン脱メチル化反応によるホルムアルデヒド(HCHO)産生がゲノムを損傷すること、そして、HCHOを分解する酵素群であるADH5/ALDH2による解毒作用がエピゲノム再構築を支える必須メカニズムであるとの仮説を検証する。研究開始時、(1)ADH5/ALDH2のiPS細胞初期化における役割の検討と、(2)ADH5/ALDH2の低酸素から高酸素への再酸素化における役割の検討を設定したが、後者は実験的に困難であり、(1)に集中して検討を進めている。我々が発見した患者由来のADH5/ALDH2欠損線維芽細胞にADH5をドキシサイクリン(DOX)誘導性に発現させ、リプログラミングを試みたが、効率が非常に悪く、明瞭な結果を得ることができなかった。そこで、すでにiPS細胞化した患者由来のADH5/ALDH2欠損細胞にDOX誘導性のADH5発現カセッテをノックインしたものをインビトロで再度線維芽細胞に分化させ、さらにTERTを導入し、山中4因子を導入して、リプログラミングが可能な系を確立した。この系において、DOXYCYCLINE添加は、明瞭にリプログラミング効率を増大させる結果を得た。仮説がサポートされたと言える結果である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
iPS細胞へのリプログラミングを患者細胞由来で直接行う系があまりに効率が悪く、系の確立に手間取った。
iPS細胞関連実験に使われる培地がコロナウイルスの影響か、欠品した。
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Strategy for Future Research Activity |
ホルムアルデヒドの産生メカニズムと目されるヒストン脱メチル化酵素や、ホルムアルデヒドの除去剤などの影響をテストする。
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Analysis of disease model iPSCs derived from patients with a novel Fanconi anemia-like IBMFS ADH5/ALDH2 deficiency.2021
Author(s)
Anfeng Mu, Asuka Hira, Akira Niwa, Mitsujiro Osawa, Kenichi Yoshida, Minako Mori, Yusuke Okamoto, Kazuko Inoue, Keita Kondo, Masato T. Kanemaki, Tomonari Matsuda, Etsuro Ito, Seiji Kojima, Tatsutoshi Nakahata, Seishi Ogawa, Keigo Tanaka, Keitaro Matsuo, Megumu K. Saito, Minoru Takata.
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Journal Title
Blood
Volume: 137
Pages: 2021-2032
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] SLFN11 promotes stalled fork degradation that underlies the phenotype in Fanconi anemia cells.2020
Author(s)
Okamoto Y, Abe M, Mu A, Tempaku Y, Rogers CB, Mochizuki AL, Katsuki Y, Kanemaki MT, Takaori-Kondo A, Sobeck A, Bielinsky AK, Takata M.
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Journal Title
Blood
Volume: 137
Pages: 336-348
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Loss of SLFN11 gene expression rescues the Fanconi anemia phenotype by stabilizing stalled replication forks.2020
Author(s)
Yusuke Okamoto, Masako Abe, Mu Anfeng, Yasuko Tempaku, Colette B. Rogers, Ayako L. Mochizuki, Yoko Katsuki1, Masato T. Kanemaki, Akifumi Takaori-Kondo, Alex Sobeck, Anja-Katrin Bielinsky, and Minoru Takata.
Organizer
Fanconi Anemia Research Fund Virtual Scientific Symposia.
Related Report
Int'l Joint Research
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