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In vivo単一細胞解析から明らかにする染色体機能ドメインの可塑性とその意義

研究課題

研究課題/領域番号 19K06610
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43050:ゲノム生物学関連
研究機関三重大学

研究代表者

竹林 慎一郎  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50392022)

研究分担者 平谷 伊智朗  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40583753)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019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DNA複製 / 染色体 / シングルセル / 染色体ドメイン / 染色体機能ドメイン
研究開始時の研究の概要

最近申請者は、単一細胞レベルでしかもゲノムワイドに複製ドメイン構造を解析できるscRepli-seq法を開発した。この方法を用いることで、「染色体ドメイン構造は生体内の個々の細胞レベルで見たときにどれほど厳密な制御をうけているのか」、「この厳密性(あるいは曖昧さ)が胚体内での細胞の位置情報や遺伝子発現パターンとどのような関係にあるのか」、「単一細胞内での父由来、母由来染色体の挙動の違いはどれほど考慮する必要があるのか」といった問いに対して明確な答えを出す。

研究成果の概要

動物細胞の染色体複製ドメイン構造(DNA複製の開始や複製フォークの進行が協調して制御される染色体構造単位)を単一細胞で、かつゲノム網羅的に調べることができる申請者独自の技術single-cell DNA replication sequencing (scRepli-seq)法を用い、これまでアプローチが困難であった個々の細胞レベルでの染色体構造制御を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでDNA複製制御を単一細胞レベルで、高解像度、広範囲にわたって詳細に解析した例はなく、本研究で得られた成果は今後のDNA複製研究に大きく貢献することは確実である。DNA複製に着目することで、これまでアプローチの難しかった個々の細胞レベルでの染色体構造の安定性や揺らぎの実体を明らかにしたことは、巨大な染色体分子の動態を理解するためのモデリングやシミュレーションにとって非常に有用で、関連学問分野への波及効果が期待できる。

報告書

(3件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] New College of Florida(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Temporal Order of DNA Replication Shaped by Mammalian DNA Methyltransferases2021

    • 著者名/発表者名
      Takebayashi Shin-ichiro、Ryba Tyrone、Wimbish Kelsey、Hayakawa Takuya、Sakaue Morito、Kuriya Kenji、Takahashi Saori、Ogata Shin、Hiratani Ichiro、Okumura Katsuzumi、Okano Masaki、Ogata Masato
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 10 号: 2 ページ: 266-266

    • DOI

      10.3390/cells10020266

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The NSD2/WHSC1/MMSET methyltransferase prevents cellular senescence-associated epigenomic remodeling2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tanaka, Tomoka Igata, Kan Etoh, Tomoaki Koga, Shin-ichiro Takebayashi, and Mitsuyoshi Nakao.
    • 雑誌名

      Aging Cell

      巻: - 号: 7 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1111/acel.13173

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mapping replication timing domains genome wide in single mammalian cells with single-cell DNA replication sequencing2020

    • 著者名/発表者名
      Miura Hisashi、Takahashi Saori、Shibata Takahiro、Nagao Koji、Obuse Chikashi、Okumura Katsuzumi、Ogata Masato、Hiratani Ichiro、Takebayashi Shin-ichiro
    • 雑誌名

      Nature Protocols

      巻: 15 号: 12 ページ: 4058-4100

    • DOI

      10.1038/s41596-020-0378-5

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome-wide Analysis of DNA Methylaton Identifies Differentially Methylated Loci Associated With Human Intervertebral Disc Degeneration.2019

    • 著者名/発表者名
      Ikuno A, Akeda K, Takebayashi S I, Shimaoka M, Okumura K, and Sudo A.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 14 号: 9 ページ: e0222188-e0222188

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0222188

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-cell DNA Replication Profiling Identifies Spatiotemporal Developmental Dynamics of Chromosome Organization.2019

    • 著者名/発表者名
      Miura H, Takahashi S, Poonperm R, Tanigawa A, Takebayashi S I, and Hiratani I.
    • 雑誌名

      Nature Genetics

      巻: 51 号: 9 ページ: 1356-1368

    • DOI

      10.1038/s41588-019-0474-z

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] CRISPR/Cas9 を用いた複製ドメイン形成に関わるシスエレメントの探索2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木梨乃、奥村克純、竹林慎一郎
    • 学会等名
      第14回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cas9 を用いた複製ドメイン形成に関わるシスエレメントの探索2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木梨乃、奥村克純、竹林慎一郎
    • 学会等名
      第 84 回日本生化学会中部支部例会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 脂肪細胞分化時に起こるDNA複製制御に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      早川琢也,大河内七海,籠谷和弘,竹林慎一郎,奥村克純
    • 学会等名
      第 84 回日本生化学会中部支部例会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cas9 を用いた複製ドメイン形成に関わるシスエレメントの探索2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木梨乃、奥村克純、竹林慎一郎
    • 学会等名
      第187回 日本農芸化学会中部支部例会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cas9 を用いた複製ドメイン形成に関わるシスエレメントの探索2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木梨乃、高橋沙央里、奥村克純、平谷伊知朗、竹林慎一郎
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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