胚性ゲノム活性化に伴うヒストン修飾動態のin vivoイメージング

• 研究課題/領域番号: 15K07157
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 佐藤 優子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70435882)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: エピジェネティクス / 胚性ゲノム活性化 / ライブイメージング / 転写 / ヒストン修飾 / ゼブラフィッシュ

研究成果の概要

ゼブラフィッシュ卵に蛍光標識した活性型RNAポリメラーゼII特異的Fabを注入しライブ観察を行うことで、胚ゲノム活性化を観察し計測することに成功した。同様にヒストン修飾特異的Fabを導入することで、H3K27acが転写活性化の前に上昇することがわかった。また、胚性ゲノム活性化に先立って発現が亢進するmiR-430クラスターにおいて、H3K27acが転写よりも先に上昇することも明らかにした。アセチル化ヒストン結合タンパク質の阻害剤を添加することで活性型RNAポリメラーゼIIの集積が見られなくなることから、H3K27acが胚性ゲノム活性化に重要な役割を果たしていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで生きた胚の中で発生過程におけるヒストン修飾レベルを調べる方法はなかった。今回初めて転写活性化とヒストン修飾動態を同時に観察することに成功した。本研究で開発した方法は、今後個体レベルでのクロマチン動態研究に貢献することが期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] MPI-CBG(ドイツ)
• [国際共同研究] HHMI, Janelia Research Campus(米国)
• [国際共同研究] MPI-CBG(ドイツ)
• [国際共同研究] MPI-CBG(ドイツ)
• [国際共同研究] MPI-CBG(ドイツ)
• [雑誌論文] Quantitative measurements of chromatin modification dynamics during zygotic genome activation (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Lennart Hilbert, Haruka Oda, Yinan Wan, John M. Heddleston, Teng-Leong Chew, Vasily Zaburdaev, Philipp Keller, Timothee Lionnet, Nadine Vastenhouw, Hiroshi Kimura
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: 601393 ページ: 601393-601393
  • DOI: 10.1101/601393
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcription organizes euchromatin similar to an active microemulsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Hilbert Lennart、Sato Yuko、Kimura Hiroshi、J?licher Frank、Honigmann Alf、Zaburdaev Vasily、Vastenhouw Nadine
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 234112-234112
  • DOI: 10.1101/234112
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Visualizing the Dynamics of Inactive X Chromosomes in Living Cells Using Antibody-Based Fluorescent Probes (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato Yuko、Stasevich Timothy J.、Kimura Hiroshi
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1861 ページ: 91-102
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8766-5_8
  • ISBN: 9781493987658, 9781493987665
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato Y., Kujirai T., Arai R., Asakawa H., Ohtsuki C., Horikoshi N., Yamagata K., Ueda J., Nagase T., Haraguchi T., Hiraoka Y., Kimura A., Kurumizaka H., Kimura, H.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 428 号: 20 ページ: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone Acetylation on <i>Drosophila</i> Polytene Chromosomes Visualized by Mintbody (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Mukai M, Kimura H
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 80 号: 4 ページ: 383-384
  • DOI: 10.1508/cytologia.80.383
  • NAID: 130005118546
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • オープンアクセス
• [学会発表] 細胞内抗体Mintbodyを用いた生細胞エピジェネティクス解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優子、木村 宏
  • 学会等名: 第12回 日本エピジェネティクス研究会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Zygotic genome activation is dynamically mediated by histone acetylation in zebrafish (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Lennart Hilbert, Vasily Zaburdaev, Nadine Vastenhouw, Hiroshi Kimura
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory “Nuclear Organization & Function”
  • 国際学会
• [学会発表] Zygotic genome activation is dynamically mediated by histone acetylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Lennart Hilbert, Vasily Zaburdaev, Nadine Vastenhouw, and Hiroshi Kimura
  • 学会等名: EMBO workshop "Awakening of the genome: The maternal-to-zygotic transition"
  • 国際学会
• [学会発表] Zygotic genome activation is dynamically mediated by histone acetylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Lennart Hilbert, Vasily Zaburdaev, Nadine Vastenhouw, and Hiroshi Kimura
  • 学会等名: 第１１回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] ゼブラフィッシュ胚ゲノム活性化におけるヒストン修飾動態の意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Lennart Hilbert, Vasily Zaburdaev, Nadine Vastenhouw, and Hiroshi Kimura
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
  • 招待講演
• [学会発表] Visualizing the inactive X chromosome in vivo by using H4K20me1-specific intracellular antibody probe (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Kimura H
  • 学会等名: EMBL Conference “Nuclear structure and dynamics”
  • 発表場所: Isle sur Sorgue (フランス）
  • 年月日: 2015-10-07
  • 国際学会
• [学会発表] Visualizing The Inactive X Chromosome in Living Cells by Using H4K20me1-mintbody (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Kimura H
  • 学会等名: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] ゼブラフィッシュ胚性ゲノム活性化に伴うヒストン修飾動態のin vivoイメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優子、木村宏
  • 学会等名: 第9回 日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 学術総合センター 一橋講堂
  • 年月日: 2015-05-25
• [図書] DNA Replication, Recombination, and Repair (Fumio Hanaoka and Kaouru Sugawara ed) (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura H, Sato Y
  • 総ページ数: 555
  • 出版者: Springer