ヘテロクロマチンの凝縮構造を作り出すノンコーディングRNA群の解明

• 研究領域: ノンコーディングRNAネオタクソノミ
• 研究課題/領域番号: 15H01462
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 長尾 恒治 北海道大学, 先端生命科学研究院, 講師 (60426575)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: ノンコーディングRNA / 非コードRNA / ゲノム / エピジェネティクス

研究実績の概要

ある種の長鎖ノンコーディングRNA (lncRNA)は、クロマチン制御タンパク質と結合して、エピジェネティカルな遺伝子の発現制御を行っている。その代表例、女性の不活性化されたX染色体は、XIST lncRNAとHBiX1-SMCHD1タンパク質複合体に依存して凝縮したクロマチン構造 (バー小体)を形成する。またHBiX1-SMCHD1は、X染色体以外でもドメインを形成して結合していることから、ある「作動エレメント」を持つlncRNAの一群がHBiX1-SMCHD1の足場となり、凝縮したクロマチン構造が核内のいたる所で形成されていることが考えられる。そこで、この一群のlncRNAをHBiX1-SMCHD1複合体を基軸に同定することを目的とし、SMCHD1のゲノム上での機能領域の同定を進めた。まず、マウス雑種細胞を用いたアリル特異的なChIP-seq解析によって、マウスの不活性化X染色体でも、ヒトと同様に抑制型のヒストン修飾H3K9me3、H3K27me3が排他的に分布すること、Smchd1-Hbix1が不活性化X染色体に濃縮されることが明らかになった。このことは、マウスを用いてもヒト同様に解析できること、ChIP-seq法で見られるSmchd1-Hbix1の分布が機能を反映していることを意味する。またSmchd1, Hbix1欠損マウスでは、抑制型のヒストン修飾のパターンが一部のゲノム領域で異常になることが明らかとなり、Smchd1-Hbix1の分布、およびその欠損時の抑制型ヒストン修飾の変化から、Smchd1-Hbix1の機能領域を同定できることがわかった。その結果同定した常染色体領域の一つでは、DNA-FISH法を用いた解析からSMCHD1-HBiX1依存的に高次のクロマチン構造が形成されていることが示唆された

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Compositionally distinct nuclear pore complexes of functionally distinct dimorphic nuclei in ciliate Tetrahymena. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto M., Osakada H., Mori C., Fukuda Y., Nagao K., Obuse C., Hiraoka Y., and Haraguchi T.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 印刷中 号: 10 ページ: 1822-1834
  • DOI: 10.1242/jcs.199398
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-017-00136-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CK2 phospho-independent assembly of the Tel2-associated stress-signaling complexes in Schizosaccharomyces pombe.pendent (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue, H., Sugimoto, S., Takeshita, Y., Takeuchi, M., Hatanaka, M., Nagao, K., Hayashi, T., Kokubu, A., Yanagida, M., and Kanoh, J..,
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 22 号: 1 ページ: 59-70
  • DOI: 10.1111/gtc.12454
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H3K36 trimethylation is essential for multiple silencing mechanism in fission yeast. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Suzuki, Hiroaki Kato, Yutaka Suzuki, Yuji Chikashige, Yasushi Hiraoka, Hiroshi Kimura, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Shinya Takahata and Yota Murakami
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 44 (9) 号: 9 ページ: 4147-4162
  • DOI: 10.1093/nar/gkw008
  • NAID: 120005819302
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaimori, J. Y., Maehara, K., Hayashi-Takanaka, Y., Harada, A., Fukuda, M., Yamamoto, S., Ichimaru, N., Umehara, T., Yokoyama, S., Matsuda, R., Ikura, T., Nagao, K., Obuse, C., Nozaki, N., Takahara, S., Takao, T., Ohkawa, Y., Kimura, H., and Isaka, Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 24318-24318
  • DOI: 10.1038/srep24318
  • NAID: 120005770760
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical, muscle pathological, and genetic features of Japanese facioscapulohumeral muscular dystrophy 2 (FSHD2) patients with SMCHD1 mutations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka, K., Goto, K., Arai, M., Nagao, K., Obuse, C., Noguchi, S., Hayashi, Y. K., Mitsuhashi, S., and Nishino, I.
  • 雑誌名: Neuromuscul Disord. 巻: 26 号: 4-5 ページ: 300-308
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2016.03.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 次世代シーケンサーを使ったX染色体のアリル特異的な解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治
  • 学会等名: 第4回 X染色体研究会
  • 発表場所: 鳥取大学医学部臨床講義棟（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] アリル特異的ChIP-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第１回北大・部局横断シンポジウム「生体防御 システムとその破綻」
  • 発表場所: 北海道大学医学部学友会館（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] アリル特異的ChIP/RNA-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
• [学会発表] 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史 (2016)
  • 著者名/発表者名: ChIP-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析
  • 学会等名: クロマチン動構造 若手ワークショップ
  • 発表場所: ルスツリゾート (北海道・虻田郡留寿都村)
• [学会発表] アリル特異的ChIP-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Evolutionary conserved chromatin states of the inactive X chromosome between human and mouse (2015)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、柴田幸子、野澤竜介、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第40回内藤コンファレンス
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] 質量分析器と次世代シーケンサーを駆使したクロマチン研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治
  • 学会等名: 日本内分泌学会 第33回内分泌代謝学サマーセミナー
  • 発表場所: 柳川藩主立花邸 御花（福岡県柳川市）
  • 年月日: 2015-07-09
  • 招待講演