研究課題
基盤研究(C)
亜鉛は必須微量元素であり、多くの生命現象や疾患に関与する。古くから生体は亜鉛欠乏ストレスに対して遺伝子発現変動を引き起こすことで対処することが知られてきたが、その分子機構には未だ不明な点が多く、特に亜鉛によるヒストン修飾制御についてはほとんど研究が進んでいない。本研究では、これまで大雑把にしか捉えられてこなかった亜鉛欠乏ストレス状況下における遺伝子発現変動の分子機構をヒストン修飾変動の観点から追究することにより、亜鉛が関わる細胞応答や疾患に関わる分子基盤の解明を目指す。
昨年度までに我々は、培養細胞が亜鉛欠乏ストレスに曝された際に、ヒストンH3の14番目のリジン残基のアセチル化(H3K14ac)が顕著に減弱することを見出し、その分子メカニズムとして、H3K14をアセチル化するヒストンアセチル基転移酵素KAT7が亜鉛欠乏状況下で活性を失うことを明らかにしてきた。本年度は、亜鉛欠乏状況下でH3K14acが減少することの生理的意義・病態生理学的意義の解析を進めた。H3K14acは遺伝子発現変動を担うヒストン修飾として知られている。そこで、培養細胞に亜鉛欠乏ストレスを与えた際の遺伝子発現変動をRNA-seqにより解析した。このデータと、公共データベース上のH3K14acのChIP-seqデータを組み合わせることで、亜鉛欠乏時のH3K14acシグナルの減弱により変動する遺伝子群を複数同定した。また、個体レベルにおけるH3K14acシグナルの減弱の生理的・病理的意義を検討するため、マウスへの亜鉛欠乏食給餌実験を開始した。
1: 当初の計画以上に進展している
研究が想定以上に進み、亜鉛欠乏により誘導されるKAT7の活性低下の分子メカニズムの解析を前倒しで完了させることができ、本来最終年度に予定していたRNA-seqやマウス実験の開始時期を早めることができたため。
今後は、亜鉛欠乏依存的なH3K14ac修飾減弱の生理的・病理的意義の解明に取り組む。RNA-seqにより得られた遺伝子群を解析することにより、細胞が亜鉛欠乏時にH3K14acを減弱させることでどのようなストレス応答を行っているのかを明らかにする。また、マウスへの亜鉛欠乏食給餌実験により、マウス個体において亜鉛欠乏時にどのような組織でH3K14acが減弱するのか、また、それにより個体レベルでどのような表現型が現れるのかを明らかにする。
すべて 2024 2023 2022 その他
すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)
The EMBO Journal
巻: 42 号: 23
10.15252/embj.2023114272
Sci. Rep.
巻: 12 号: 1 ページ: 12636-12636
10.1038/s41598-022-16871-3
https://fujisawagroup.github.io/SoDCoDweb/
