1細胞核クロマチン構造解析による褐色脂肪分化の制御メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 19K16102
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43050:ゲノム生物学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中村 正裕 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (40634449)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: クロマチン / シングルセル / 遺伝子発現 / 褐色脂肪細胞

研究開始時の研究の概要

本研究では、今までは細胞数が少なく解析が困難であった、褐色脂肪前駆細胞から褐色脂肪細胞への分化各段 階におけるシングル核クロマチン構造解析（オープンクロマチン領域の同定）及びシングル 核発現解析を行い、褐色脂肪細胞分化を促進させる新規転写因子を同定していく。また、新 規転写因子が褐色脂肪細胞のクロマチン構造をどう変化させうるのかを、少数細胞を用いた ChIP-seq解析およびシングルセル発現解析を用いることによって明らかにする。

研究成果の概要

本研究では、褐色脂肪前駆細胞から褐色脂肪細胞への分化各段階におけるシングル核クロマチン構造解析及びシングル核発現解析を行った。まず、これらの遺伝子発現変化を指標として、クロマチン構造変化を同定し、新規転写因子の同定へとつなげ、それら新規転写因子とクロマチン構造変化の関わりの解明を試みた。まず分化各時期特異的な遺伝子発現を同定することができた。褐色脂肪前駆細胞から褐色脂肪細胞への分化各段階における、オープンクロマチン領域を改良版ATAC-seqを用いて1細胞毎に同定することを行い。分化各時期特異的なオープンクロマチン領域を同定し、転写因子のモチーフが濃縮していることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、褐色脂肪前駆細胞から褐色脂肪細胞への分化各段階におけるシングル核クロマチン構造解析及びシングル核発現解析を行い、褐色脂肪細胞分化を促進させる新規転写因子を同定し、新規転写因子が褐色脂肪細胞のクロマチン構造をどう変化させうるのかを、少数細胞を用いたChIP-seq解析およびシングルセル発現解析を用いることによって明らかにすることを目的とした。褐色脂肪細胞分化をモデルケースとして、転写因子のオンオフやエピゲノム変化が分化関連遺伝子の発現に影響を及ぼし、さらなるエピゲノム変化を引き起こして分化を制御している過程をの一部を詳細に示すことができた。