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In situエピジェネティクス:分化・発生のH3K27me3機能解析の新戦略

研究課題

研究課題/領域番号 20K06449
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42030:動物生命科学関連
研究機関順天堂大学 (2022-2023)
早稲田大学 (2020-2021)

研究代表者

新井 大祐  順天堂大学, 医学部, 助教 (20624951)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードエピジェネティクス / エピゲノム編集 / ヒストン修飾 / 細胞分化 / ノックイン
研究開始時の研究の概要

ヒストンH3の27番目のリジンのトリメチル化(H3K27me3)によるエピジェネティック制御は、分化や発生に伴う遺伝子の使い分けの基盤だと考えられている。しかし従来の研究では機能解析のために全ゲノムのH3K27me3を減少・欠失させていたため、個々の遺伝子の制御における役割については証明できていなかった。本研究では「ゲノム上の特定の領域のH3K27me3の機能解析」を軸に、H3K27me3の真の役割を解明するための新たな戦略、in situエピジェネティクスを創出する。これらを用い、細胞分化に伴うNodal遺伝子のH3K27me3による制御機構を解明する。

研究成果の概要

分化や発生におけるH3K27me3などのヒストン修飾の重要性は明らかだが、ゲノム上に散在する個々の修飾の本当の機能の検証はほとんどなされていない。この問題を解決するために、本研究ではゲノム上の特定の場所に存在するH3K27me3(in situ H3K27me3)を研究するためのエピゲノム編集ツールならびに改変ES細胞(PRC2スイッチES細胞)を開発した。またES細胞に対する特異的かつ高効率な両アリルノックイン手法(BiPoD)を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はエピジェネティクスの重要な未解明問題に対する解決の手がかりを与えるものである。開発したエピゲノム編集ベクターやPRC2スイッチES細胞は分化や発生におけるH3K27me3の意義の解明に貢献することが期待される。また本研究で開発したBiPoDはES細胞のノックイン効率と特異性を劇的に改良する手法で、エピジェネティクスのみならず多様な研究を加速させるポテンシャルを持つ。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Generation and characterization of a human iPSC line (JUFMDOi007-A) from a patient with Usher syndrome due to mutation in USH2A2023

    • 著者名/発表者名
      Ukaji Takao、Takahashi-Shibata Mikako、Arai Daisuke、Tsutsumi Harumi、Tajima Shori、Akamatsu Wado、Matsumoto Fumihiko、Ikeda Katsuhisa、Usami Shin-ichi、Kamiya Kazusaku
    • 雑誌名

      Stem Cell Research

      巻: 69 ページ: 103100-103100

    • DOI

      10.1016/j.scr.2023.103100

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Coronarin D, a metabolite from the wild turmeric, Curcuma aromatica, promotes the differentiation of neural stem cells into astrocytes.2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S.; Kawamura, M.; Fujino, S.; Nakamura, F.; Arai, D.; Fusetani, N.; Nakao, Y.
    • 雑誌名

      J. Agr. Food Chem.

      巻: 70 号: 10 ページ: 3300-3309

    • DOI

      10.1021/acs.jafc.2c00020

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient biallelic knock-in in mouse embryonic stem cells by in vivo-linearization of donor and transient inhibition of DNA polymerase θ/DNA-PK.2021

    • 著者名/発表者名
      Arai, D.; Nakao, Y.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 11 号: 1 ページ: 18132-18132

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97579-8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Improvement of homology-directed repair-mediated knock-in efficiency in mouse embryonic stem cells by using small compounds2021

    • 著者名/発表者名
      新井大祐, 中尾洋一
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウスES細胞に対する高効率な両アリルノックイン手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      新井大祐, 中尾洋一
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 実験医学2022年2月号『BiPoD:正確かつ高効率な両アレルノックイン新手法』2022

    • 著者名/発表者名
      新井大祐
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758125529
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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