ゼブラフィッシュ胚性ゲノム活性化におけるクロマチン核内配置と転写制御機構

• 研究課題/領域番号: 17KK0143
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 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): 2018 – 2020
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
• キーワード: クロマチン / ZGA / ゼブラフィッシュ / ライブイメージング / HCR / RNA FISH / エピジェネティクス / 胚ゲノム活性化 / 胚性ゲノム活性化 / ヒストン修飾

研究成果の概要

ゼブラフィッシュ初期胚で発現する遺伝子について、128-512細胞期における各遺伝子領域の核内局在箇所をHybridization chain reaction（HCR）を用いて調べた。各遺伝子間の相対距離には特徴的な傾向はみられず、互いに核内にランダムに配置していることが示唆された。ジェネリア・リサーチキャンパス（アメリカ、バージニア州）を訪問し、ライトシート顕微鏡SiMViewを用いたライブ観察を行った。また、ウッズホール海洋生物学研究所（アメリカ、マサチューセッツ州）で開催されたdiSPIM workshopに参加し、ライトシート顕微鏡diSPIMの基本原理や操作法を習得した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

初期発生過程における胚ゲノム活性化メカニズムは、未だ明らかでない部分が多く残されている。細胞核内のDNAはヒストンタンパク質と結合したヌクレオソームを基本単位として、クロマチンと呼ばれる高次構造を形成して機能的に収納されている。近年のクロマチン研究において、初期発生過程の転写活性化とクロマチン高次構造の制御に注目が集まっている。本研究成果は当該分野の新たな知見として重要な意義を持つことが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] ニューヨーク大学(アメリカ合衆国) (2018)
• [雑誌論文] Transcription organizes euchromatin via microphase separation (2021)
  • 著者名/発表者名: Hilbert Lennart、Sato Yuko、Kuznetsova Ksenia、Bianucci Tommaso、Kimura Hiroshi、Julicher Frank、Honigmann Alf、Zaburdaev Vasily、Vastenhouw Nadine L.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 1360-1360
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21589-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] H4K20me1 and H3K27me3 are concurrently loaded onto the inactive X chromosome but dispensable for inducing gene silencing (2021)
  • 著者名/発表者名: Tjalsma Sjoerd J D、Hori Mayako、Sato Yuko、Bousard Aurelie、Ohi Akito、Raposo Ana Claudia、Roensch Julia、Le Saux Agnes、Nogami Jumpei、Maehara Kazumitsu、Kujirai Tomoya、Handa Tetsuya、Bages‐Arnal Sandra、Ohkawa Yasuyuki、Kurumizaka Hitoshi、da Rocha Simao Teixeira、Zylicz Jan J、Kimura Hiroshi、Heard Edith
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 22 号: 3
  • DOI: 10.15252/embr.202051989
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Visualizing transcription sites in living cells using a genetically encoded probe specific for the elongating form of RNA polymerase II (2021)
  • 著者名/発表者名: Uchino Satoshi、Ito Yuma、Sato Yuko、Handa Tetsuya、Ohkawa Yasuyuki、Tokunaga Makio、Kimura Hitoshi
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 441582-441582
  • DOI: 10.1101/2021.04.27.441582
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H3K27 acetylation precedes active transcription during zebrafish zygotic genome activation as revealed by live cell analysis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Hilbert L, Oda H, Wan Y, Heddleston JM, Chew T-L, Zaburdaev V, Keller P, Lionnet T, Vastenhouw N, and Kimura H
  • 雑誌名: Development 巻: 146 号: 19
  • DOI: 10.1242/dev.179127
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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
• [学会発表] Spatiotemporal dynamics of histone modifications during zebrafish zygotic genome activation (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優子、Nguyen Thi Bich Ngoc、小田春佳、半田哲也、西原秀典、原田哲仁、大川恭行、木村宏
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Histone modification dynamics during zygotic genome activation (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Lennart Hilbert, Vasily Zaburdaev, Nadine Vastenhouw, and Hiroshi Kimura
  • 学会等名: International Symposium for Female Researchers in Chromatin Biology 2019
  • 国際学会