| 研究課題/領域番号 |
22H00431
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分46:神経科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
後藤 由季子 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (70252525)
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| 研究分担者 |
山本 美紀 (日野美紀) 立教大学, 理学部, 特定課題研究員 (40301783)
平田 祥人 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40512017)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2024年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2023年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2022年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
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| キーワード | クロマチン / ３次元構造 / ニューロン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、クロマチンの３次元構造が遺伝子の発現制御において重要な要素であることが明らかになってきた。ヘテロクロマチンやユークロマチンといった古典的な染色体の凝集状態や、エンハンサーとプロモーターの近接状態（ループ構造）に加えて、種々の核内ボディ（相分離した空間的な集合体）の遺伝子発現制御における役割が注目されてきている。本研究においてはポリコーム群タンパク質による抑制性の核内ボディ（ポリコームボディ）を中心に、それぞれの核内ボディに局在する構成因子やゲノム領域の解明を試み、神経幹細胞からニューロンへの分化および神経可塑性のメカニズム（遺伝子発現制御基盤）の理解に迫りたい。
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| 研究実績の概要 |
近年、クロマチンの３次元構造が遺伝子の発現制御において重要な要素であることが明らかになってきた。ヘテロクロマチンやユークロマチンといった古典的な染色体の凝集状態や、エンハンサーとプロモーターの近接状態（ループ構造）に加えて、種々の核内ボディ（相分離した空間的な集合体）の遺伝子発現制御における役割が注目されてきている。しかし、それぞれの核内ボディにいかなるゲノム領域や制御タンパク質が局在し、いかなるコンテクストで核内ボディの制御が行われているのかについては、未だ不明な点が多い。
本年度までの研究において、神経幹細胞の未分化性を保ちつつニューロン分化能を付与する因子を同定し、この因子が核内ボディを作ることを見出した。そしてこの因子がいかにして神経幹細胞の未分化性を維持するのか、ニューロン分化能を付与できるのか、について検討するためにクロマチン免疫沈降によるこの因子の結合ゲノム領域を探索した。またこの因子によって発現制御される遺伝子を調べるために遺伝子破壊と過剰発現を行なった際の変動遺伝子を調べた。その結果、この因子が遺伝子内に結合する遺伝子の多くがこの因子によって発現抑制されていることが示唆された。以上の結果は、核内ボディの一つについてその構成因子と遺伝子制御における役割、さらには神経幹細胞制御における役割を明らかにしたものである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度までの研究において、神経幹細胞の未分化性を保ちつつニューロン分化能を付与する因子を同定し、この因子が核内ボディを作ることを見出した。そしてこの因子がいかにして神経幹細胞の未分化性を維持するのか、ニューロン分化能を付与できるのか、について検討するためにクロマチン免疫沈降によるこの因子の結合ゲノム領域を探索した。またこの因子によって発現制御される遺伝子を調べるために遺伝子破壊と過剰発現を行なった際の変動遺伝子を調べた。その結果、この因子が遺伝子内に結合する遺伝子の多くがこの因子によって発現抑制されていることが示唆された。以上の結果は、核内ボディの一つについてその構成因子と遺伝子制御における役割、さらには神経幹細胞制御における役割を明らかにしたものである。この研究は、世界で初めて新しい核内ボディを明らかにした点において新規性、先進性が高い。構成因子だけでなく、遺伝子発現制御および幹細胞制御という生物学的な意義にまで迫る結果を得た。
また、ポリコームボディについての３次元構造の検討を進めるために、神経幹細胞等のバルクChIP-seqを行い、ポリコーム複合体によるヒストン修飾（H3K27me3, H2AK119ub）やポリコーム複合体構成因子のゲノム上の分布情報を得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
前述の新規に明らかにした核内ボディおよびポリコームボディに局在するゲノム領域を明らかにするために、質の高いゲノム接触データを神経幹細胞等から得るべく条件検討を行う。single cell Hi-Cの最適化を行いつつある。いくつかのキメラマウスを用い、最もpaternal, maternal alleleを分別してコンタクト情報を得やすい組み合わせを検討する。そしてこの情報を用いて、新規手法による３次元ゲノム構造構築を行う。
さらに再構築された３次元ゲノム座標の妥当性をFISHなどで検証する。immunoFISHの条件検討も進める。
３次元ゲノム構造構築が得られたら、既に取得しているポリコーム複合体によるヒストン修飾（H3K27me3, H2AK119ub）バルクChIP-seq情報を重ねる。また新規の核内ボディ因子のバルクChIP-seq情報を重ねる。これによってポリコームボディ、新規の核内ボディに局在するゲノム部位の情報を得る。
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