細胞分化運命決定の遺伝子選択メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 13J04024
• 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: ゲノム生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,320千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: ヒストンバリアント / エピジェネティクス / 細胞分化

研究実績の概要

本年度は、H3.3と結合する分化責任因子の同定を試みた。内在性H3.3抗体による因子の同定と外来性のGFP-H3.3と結合する因子との2パターンを用いて共通する因子を探し出すことを予定していたが、ヒストン修飾状態に依存しないGFPタグを利用することにより結合タンパク質を網羅的に同定することを優先させた。
遺伝子集積が起こっている未分化段階におけるH3.3-GFP発現C2C12細胞を大量に用意し、細胞質およびヌクレオソーム画分を抽出し、GFP抗体により複合体精製を行った。次に、質量分析計により構成タンパク質の同定を試みた結果、細胞質画分ではヒストンシャペロンがヌクレオソーム画分ではヒストン脱アセチル化酵素が多く検出されたものの大半が機能既知のものであった。現在は、得られた質量分析データを詳細に検証し、新規機能を持ちそうな候補因子を精査中である。
質量分析解析の際に、複数の未知ヒストンバリアントが存在することが示唆された。その後の調査から、マウス未知ヒストンH3バリアント14種類、ヒト3種類を新たに同定した。(Epigenetics & Chromatin, 2015)。これら様々なヒストンH3バリアントが、骨格筋分化におけるジーンクラスタリングを介した選択的な遺伝子の転写制御に必要であることを示唆しており、当初の計画より複雑化していることが明らかとなった。そこで、本研究課題の成果は、研究会のシンポジウムおよび雑誌の執筆等で発表を行った。さらに、平成27年度より科学研究費補助金若手Bの研究課題「骨格筋分化における新規ヒストンH3バリアントH3mm7の遺伝子選択機構の解明」に取り組んでおり、今後、これらヒストンH3バリアントの骨格筋分化におけるジーンクラスタリングを介した選択的な遺伝子の転写制御機構の解明も行っていく予定である。

現在までの達成度 (段落)

27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

27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] Histone H3.5 forms an unstable nucleosome and accumulates around transcription start sites in human testis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Urahama T, Harada A, Maehara K, Horikoshi N, Sato K, Sato Y, Shiraishi K, Sugino N, Osakabe A, Tachiwana H, Kagawa W, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Epigenetics Chromatin 巻: 9 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s13072-016-0051-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chd5 Regulates MuERV-L/MERVL Expression in Mouse Embryonic Stem Cells Via H3K27me3 Modification and Histone H3.1/H3.2. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Maehara K, Harada A, Semba Y, Kudo K, Takahashi H, Oki S, Meno C, Ichiyanagi K, Akashi K, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: J Cell Biochem 巻: 117 号: 3 ページ: 780-792
  • DOI: 10.1002/jcb.25368
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distribution of histone H4 modifications as revealed by a panel of specific monoclonal antibodies. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takanaka Y., Maehara K., Harada A., Umehara T., Yokoyama S., Obuse C., Ohkawa Y., Nozaki N., Kimura H.
  • 雑誌名: Chromosome Res. 巻: 23 号: 4 ページ: 753-766
  • DOI: 10.1007/s10577-015-9486-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified after species separation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Maehara K, Harada A, Sato Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kimura H, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Epigenetics Chromatin 巻: 8 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1186/s13072-015-0027-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatial re-organization of myogenic regulatory sequences temporally controls gene expression (2015)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Mallappa C, Okada S, Butler JT, Baker SP, Lawrence JB, Ohkawa Y, Imbalzano AN.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 号: 4 ページ: 2008-2021
  • DOI: 10.1093/nar/gkv046
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Incorporation of histone H3.1 suppresses the lineage potential of skeletal muscle (2015)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Maehara K, Sato Y, Konno D, Tachibana T, Kimura H, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 号: 2 ページ: 775-786
  • DOI: 10.1093/nar/gku1346
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Establishment of neutralizing rat monoclonal antibodies for fibroblast growth factor-2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Yamaguchi M, Shiota M, Kawamoto Y, Takahashi K, Inagaki A, Osada-Oka M, Harada A, Wanibuchi H, Izumi Y, Miura K, Iwao H, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Monoclon Antib Immunodiagn Immunother 巻: 33 号: 4 ページ: 261-269
  • DOI: 10.1089/mab.2013.0085
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hsc70 contributes to cancer cell survival by preventing Rab1A degradation under stress conditions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Mun S, Harada A, Ohkawa Y, Inagaki A, Sano S, Takahashi K, Izumi Y, Osada-Oka M, Wanibuchi H, Yamagata M, Yukimura T, Miura K, Shiota M, Iwao H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 号: 5 ページ: e96785-e96785
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096785
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of a Monoclonal Antibody for INI1/hSNF5/BAF47. (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Hayashi M, Kuniyoshi Y, Semba Y, Sugahara S, Tachibana T, Ohkawa Y, Fujita M.
  • 雑誌名: Monoclonal Antibodies Immunodiagnosis and Immunotherapy 巻: 33 号: 1 ページ: 49-51
  • DOI: 10.1089/mab.2013.0065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of a Monoclonal Antibody for C/EBPB : The Subnuclear Localization of C/EBPB in Mouse L929 Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Okazaki E, Okada S, Tachibana T, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Monoclonal Antibodies Immunodiagnosis and Immunotherapy 巻: 33 号: 1 ページ: 34-37
  • DOI: 10.1089/mab.2013.0069
  • 査読あり
• [学会発表] 新規ヒストンH3バリアントH3mm7は骨格筋分化能を制御する (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2016 大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 新規ヒストンH3バリアントH3mm7は骨格筋分化能を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学年会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] ヒストンバリアントが制御する骨格筋分化能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁、前原 一満、大川 恭行
  • 学会等名: NGS現場の会第四回研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御されている (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁、大川 恭行
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2015 大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-28
• [学会発表] ヒストンH3バリアントの選択による骨格筋分化能制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁
  • 学会等名: 第3回 骨格筋生物学研究会
  • 発表場所: 東北メディカル・メガバンク機構 （仙台）
  • 年月日: 2015-03-06 – 2015-03-07
• [学会発表] 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御される (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁、前原 一満、佐藤 優子、木村 宏、大川 恭行
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 選択的なヒストンH3バリアントの取り組みは骨格筋分化能を決定づける (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁,大川恭行
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2014-06-10 – 2014-06-12
• [学会発表] Incorporation of Histone H3 Variants Dictates Myogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Yuko Sato, Hiroshi Kimura , Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: ENBO Workshop Histone varisnts
  • 発表場所: IGBMC in Strasbourg (France)
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [学会発表] The balance of histone H3 variants around transcription start sitea dictates cell differential potential (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Maehara K, Ohkawa Y
  • 学会等名: Keystone Symposia
  • 発表場所: Santa Fe, New Mexico, USA
  • 年月日: 2014-02-06
• [学会発表] The linage potential of skeletal muscle is dictated by histone H3 variants (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁
  • 学会等名: 第1回新学術領域研究「クロマチン動構造」若手の会シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学 先端生命医科学センター TWIns
  • 年月日: 2013-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] Incorporation of Histone H3 Variants Dictates the Linage Potential of Skeletal Muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Maehara K, Sato Y, Konno D, Tachibana T, Kimura H, Ohkawa Y
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] ヒストンバリアントによる骨格筋運命決定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁、大川恭行
  • 学会等名: エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2013-05-31
• [図書] ヒストンバリアントによるエピゲノム制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ㈱メディカルレビュー社
• [図書] 実験医学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行、原田哲仁
  • 総ページ数: 135
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 実験医学8月号-エピジェネティクスで解く細胞運命制御, クロマチン構造から理解する細胞運命決定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行、原田哲仁
  • 出版者: 羊土社
• [備考] トランスクリプトミクス分野 ／ 大川研究室
  • URL: http://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/
• [備考] エピジェネティクス分野 ／ 大川研究室 九州大学 医学研究院 先端医療医学部門
  • URL: http://chromatin.med.kyushu-u.ac.jp/