低酸素下遺伝子誘導における網羅的なクロマチン立体構造変化の解明

• 研究課題/領域番号: 12J08634
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: システムゲノム科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三村 維真理 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 低酸素 / HIF1 / クロマチン立体構造 / KDM3A / Hypoxia / ヒストン / ヒストン修飾酵素

研究実績の概要

特別研究員三村維真理は、これまで低酸素刺激条件下におけるHIF1(hypoxia inducible factor 1)を介した転写制御メカニズムを明らかにすることを目的として実験を行ってきた。これまでにHUVEC(ヒト臍帯静脈血管内皮細胞:human umbilical vein endothelial cell)におけるHIF1の結合部位をCHIP(クロマチン免疫沈降)と高速シークエンサーを組み合わせて網羅的に解析した。さらにHIF1の下流遺伝子群の一つでヒストン脱メチル化酵素のKDM3A(lysine-specific demethylase 3A)がHIF1と協調してSLC2A3(solute carrier family 2A3)を制御することを明らかにした。今年度はさらに、HUVECに塩化コバルトを投与して低酸素と同様のHIF1が増加する条件を作り出した。すわなち、300μMの塩化コバルトを16時間培地中に投与すると、正常酸素分圧下でもHIF1のDegradationが阻害され、低酸素下と同様にHIF1が増加する。そこで、この塩化コバルト投与条件下で、HIF1とKDM3Aが低酸素下において同じ複合体にあることを共免沈の実験から明らかにした。また、HUVECにおいて低酸素下でHIF1とKDM3Aの双方に発現が制御されると考えられる下流遺伝子群の中で、SLC2A3だけでなく、BNIP3(BCL2/adenovirus E1B 19kDa interacting protein3)、PFKFB3（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphospatase 3）、ENO2(enolase 2)についても、低酸素条件下でKDM3AがHIF1結合領域にリクルートされることをChIP-qPCRの実験から見出した。以上の結果より、HIF1とKDM3AはSLC2A3だけでなく、それ以外の共通の下流遺伝子群についてともに低酸素下でHIFの結合領域にリクルートされて発現を制御すると考えられた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Role of Uremic Toxins in Erythropoiesis-Stimulating Agent Resistance in Chronic Kidney Disease and Dialysis Patients. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nangaku M, Mimura I, Yamaguchi J, Higashijima Y, Wada T, Tanaka T.
  • 雑誌名: Journal of Renal Nutrition 巻: 25 号: 2 ページ: 160-163
  • DOI: 10.1053/j.jrn.2014.10.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-enhancement of ANGPTL4 transcription by HIF1 alpha and PPAR beta/delta is the result of the conformational proximity of two response elements. (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Kohro T, Tanaka T, Kanki Y, Li G, Poh HM, Mimura I, Kobayashi M, Taguchi A, Maejima T, Suehiro JI, Sugiyama A, Kaneki K, Aruga H, Dong S, Stevens JF, Yamamoto S, Tsutsumi S, Fujita T, Ruan X, Aburatani H, Nangaku M, Ruan Y, Kodama T, Wada Y.
  • 雑誌名: Genome Biology 巻: 15 号: 4
  • DOI: 10.1186/gb-2014-15-4-r63
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct Evidence for Pitavastatin Induced Chromatin Structure Change in the KLF4 Gene in Endothelial Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maejima T, Inoue T, Kanki Y, Kohro T, Li G, Ohta Y, Kimura H, Kobayashi M, Taguchi A, Tsutsumi S, Iwanari H, Yamamoto S, Aruga H, Dong S, Stevens JF, Poh HM, Yamamoto K, Kawamura T, Mimura I,
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 9 号: 5 ページ: e96005-e96005
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epigenetics in kidney diseases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mimura I, Nangaku M.
  • 雑誌名: Rinsho Byori. 巻: 62 ページ: 180-189
• [雑誌論文] Endothelin-converting enzyme is a plausible target gene for hypoxia-inducible factor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Khamaisi M, Toukan H, Axelrod JH, Rosenberger C, Skarzinski G, Shina A, Meidan R, Koesters R, Rosen S, Walkinshaw G, Mimura I, Nangaku M, Heyman SN.
  • 雑誌名: Kidney International 巻: 87 号: 4 ページ: 761-770
  • DOI: 10.1038/ki.2014.362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia and fibrosis in chronic kidney disease: crossing at pericytes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawakami T, Mimura I, Shoji K, Tanaka T, Nangaku M.
  • 雑誌名: Kidney International Supple. 巻: 4 ページ: 107-112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revolution of nephrology research by deep sequencing : ChIP-seq and RNA-seq. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mimura I, Kanki Y, Kodama T, Nangaku M.
  • 雑誌名: Kidney International 巻: 85 号: 1 ページ: 31-38
  • DOI: 10.1038/ki.2013.321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel therapeutic strategy with hypoxia-inducible factors via reversible epigenetic regulation mechanisms in progressive tubulointerstitial fibrosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mimura I, Tanaka T, Nangaku M.
  • 雑誌名: Seminars in Nephrology 巻: 33 号: 4 ページ: 375-382
  • DOI: 10.1016/j.semnephrol.2013.05.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sperm-associated antigen 4, a novel hypoxia-inducible factor 1 target, regulates eytokinesis, and its expression correlates with the prognosis of renal cell earcinoma. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji K, Mimura I, Murayama T, Wada T, Kume H, Goto A, Ohse T, Tanaka T, Inagi R, van der Hoorn FA, Manabe I, Homma Y, Fukayama M, Sakurai T, Hasegawa T, Aburatani H, Kodama T, Nangaku M.
  • 雑誌名: American Journal of Pathology 巻: 182 号: 6 ページ: 2191-2203
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2013.02.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sperm-associated antigen 4, a novel hypoxia-inducible factor 1 target, regulates cytokinesis and its expression correlates with the prognosis of renal cell carcinoma. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji K, Mimura I, Murayama T, Wada T, Haruki Kume, Akiteru Goto, Takamoto Ohse, Tetsuhiro Tanaka, Reiko Inagi, Frans A. van der Hoorn, Ichiro Manabe, Yukio HOmma, Masashi Fukayama, Takashi Sakurai, Takeshi Hasegawa, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Masaomi Nanaku.
  • 雑誌名: American Journal of Pathology 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of histone3 lysine 4 trimethylation at T3-responsive loci in the heart during reversible changes in gene expression. (2012)
  • 著者名/発表者名: Pandya K, Kohro T, Mimura I, Kobayashi M, Wada Y, Kodama T, Smithies O
  • 雑誌名: Gene Expression 巻: 15 ページ: 183-198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic change of the chromatin conformation in response to hypoxia enhances the expression of GLUT3 (SLC2A3) by cooperative interaction of HIF1 and KDM3A. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mimura I, Nangaku M, Kanki Y, Tsutsumi S, Inoue T, Kohro T, Yamamoto S, Fujita T, Shimamura T, Suehiro JI. Taguchi A, Kobayashi M, Tanimura K, Inagaki T, Tanaka T, Hamakubo T, Sakai J, Aburatani H, Kodama T, Wada Y.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 32 ページ: 3018-3032
  • 査読あり
• [学会発表] 慢性腎臓病の進展とエピゲノム~低酸素刺激によるクロマチン立体構造変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクスからみた慢性腎臓病―病態の解明と新規治療法に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 学会等名: 第57回日本腎臓学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜）
  • 年月日: 2014-07-04 – 2014-07-06
  • 招待講演
• [学会発表] 低酸素下におけるクロマチン立体構造を介した転写因子HIF1とヒストン修飾酵素の機能解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 学会等名: 第1回低酸素研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-07-06
• [学会発表] クロマチン立体構造変化を介したHIF1の転写制御機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 学会等名: 第56回日本腎臓学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] 慢性低酸素が引き起こすエピジェネティックな変化と腎臓病 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 学会等名: 第103回東京腎生理集談会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-04-27
  • 招待講演
• [学会発表] 低酸素下におけるHIF1とヒストン修飾酵素を介したクロマチン立体構造の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三村維真理、 井上剛、 神吉康晴、 和田洋一郎、 油谷浩幸、 児玉龍彦、 南学正臣
  • 学会等名: がんとハイポキシア研究会
  • 発表場所: 横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Dynamic change of the chromatin conformation in response to hypoxia enhances the expression of GLUT3 (SLC2A3) by cooperative interaction of HIF1 and KDM3A. (2012)
  • 著者名/発表者名: Imari Mimura, Tsuyoshi Inoue, Yasuharu Kanki, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Youichiro Wada, Masaomi Nangaku
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2012
  • 発表場所: アメリカ・サンディエゴ
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] GLUT3 expression enhanced by chromatin conformational change in response to hypoxia via cooperative interaction of HIF1 and KDM3A. (2012)
  • 著者名/発表者名: Imari Mimura, Tsuyoshi Inoue, Yasuharu Kanki, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Masaomi Nangaku, Youichiro Wada
  • 学会等名: Keystone Symposia
  • 発表場所: 東京・白金台
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] ChIP-seq revealed dynamic change of the chromatin conformation of GLUT3 in response to hypoxia via epigenetic modification. (2012)
  • 著者名/発表者名: Imari Mimura, Tsuyoshi Inoue, Tetsuhiro Tanaka, Yasuharu Kanki, Shuichi Tsutsumi, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Masaomi Nangaku, Youichiro Wada
  • 学会等名: International Society of Nephrology forefront.
  • 発表場所: アメリカ・ミシガン大学
  • 年月日: 2012-06-08
• [学会発表] 低酸素下におけるHIF1のクロマチン立体構造変化を介した糖輸送蛋白GLUT3発現制御メカニズムの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三村維真理、 井上剛、 堤修一、 和田洋一郎、 油谷浩幸、 児玉龍彦、 南学正臣
  • 学会等名: 日本腎臓学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-06-03
• [図書] 日本腎臓学会雑誌 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 日本腎臓学会
• [図書] 医学のあゆみ (2014)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理、田中 哲洋
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 医歯薬出版
• [図書] 臨床病理 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理、南学正臣
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 克誠堂出版
• [図書] 腎と透析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 東京医学社
• [図書] 細胞 The cell (2013)
  • 著者名/発表者名: 上田 潤、三村 維真理
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ニューサイエンス社
• [図書] カレントテラピー (2013)
  • 著者名/発表者名: 三村 維真理
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: ライフメディコム
• [図書] 医学のあゆみ244巻4号 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三村維真理
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 医歯薬出版
• [図書] 実験医学5月号 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三村維真理、 油谷浩幸、 児玉龍彦、 南学正臣
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 血管医学13巻4号 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三村維真理
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: メディカルレビュー社