非コード小分子RNAによるエピゲノム制御の作動ダイナミクス

• 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: 15H01473
• 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: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 岩崎 由香 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80612647)
• 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: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: ノンコーディングRNA / 小分子RNA / RNAサイレンシング / 転写制御 / エピゲノム制御 / トランスポゾン / リンカーヒストン / クロマチン凝集 / 発現制御 / 非コード小分子RNA / 転移因子 / クロマチン構造 / 遺伝子発現制御 / ヘテロクロマチン形成 / エピゲノム解析

研究実績の概要

Piwi-piRNAの核内での転写抑制機構解明に向けて、免疫沈降を用いた関連因子群の同定およびエピゲノム解析を行った。その結果、核内におけるPiwiタンパク質の新たな相互作用因子として、リンカーヒストンであるHistone H1を同定した。PiwiとH1は共通のトランスポゾンを抑制し、標的トランスポゾン領域におけるH1結合量はPiwiにより規定されることを見出した。加えて、本来Piwi-piRNA複合体の標的とならないゲノム領域に人工的にPiwi-piRNAをリクルートする手法を利用し、Piwi-piRNAのリクルートに伴いH1結合量が増加することを確認した。これまでに、Piwi-piRNA複合体はトランスポゾン領域の抑制性ヒストンマーク(H3K9me3)の形成に必須であることが明らかにされてきた [Sienski et al. Cell (2012)]。一方で、H1を介したPiwi標的トランスポゾンの抑制は、Piwiによる抑制性ヒストンマークの形成と並行して機能することを示した。さらに、Piwi-piRNA複合体がH1および抑制性ヒストンマークの制御を介してクロマチン構造を凝集させることが、Piwi-piRNA複合体によるエピジェネティックなトランスポゾン発現抑制の実態であることを明らかにした。これらの結果から、Piwi-piRNA複合体は抑制性ヒストンマークの形成に加え、リンカーヒストンの位置情報を規定することで、クロマチン構造を凝集させトランスポゾンの発現を抑制する、というPiwi-piRNA複合体による新たなエピゲノム制御モデルを提唱した。本研究成果はMolecular Cell誌に掲載され [Iwasaki et al., Mol Cell (2016)]、また招待講演等で研究発表を行った。

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] Profiling open chromatin structure in the Ovarian Somatic Cells using ATAC-seq (2017)
  • 著者名/発表者名: Murano K, Iwasaki YW, Siomi H
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 内在性小分子RNAの網羅的解析手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎由香
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Piwi modulates chromatin accessibility by regulating multiple factors including Histone H1 to repress transposons (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 63 ページ: 408-419
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Loss of l(3)mbt leads to acquisition of the ping-pong cycle in Drosophila ovarian somatic cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Sumiyoshi T, Sato K, Yamamoto H, Iwasaki YW, Siomi H, Siomi MC
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 30 号: 14 ページ: 1617-1622
  • DOI: 10.1101/gad.283929.116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PiwiはヒストンH1を介したクロマチンの構造の制御により標的となるトランスポゾンを抑制する (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩崎由香，塩見春彦，齋藤都暁
  • 雑誌名: 新着論文レビュー 巻: - ページ: 081
  • DOI: 10.7875/first.author.2016.081
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Krimper Enforces an Antisense Bias on piRNA Pools by Binding AGO3 in the Drosophila Germline (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Iwasaki YW (equal contribution), Shibuya A, Carninci P, Tsuchizawa Y, Ishizu H, Siomi MC, Siomi H
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 59 号: 4 ページ: 553-563
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2015.06.024
  • 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] Somatic Primary piRNA Biogenesis Driven by cis-Acting RNA Elements and trans-Acting Yb (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishizu H, Iwasaki YW, Hirakata S, Ozaki H, Iwasaki W, Siomi H, Siomi MC
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 12 号: 3 ページ: 429-440
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.035
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Respective functions of two distinct Siwi complexes assembled during piRNA biogenesis in insect germ cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishida, KM., Iwasaki, YW., Murota, Y., Nagao, A., Mannen, T., Kato, Y., Siomi, H., and Siomi, MC.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 10 号: 2 ページ: 193-203
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.12.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] piRNAs derived from ancient viral processed pseudogenes as transgenerational sequence-specific immune memory in mammals. (2015)
  • 著者名/発表者名: Parrish NF, Fujino K, Shiromoto Y, Iwasaki YW, Ha H, Xing J, Makino A, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Siomi H, Honda T, Tomonaga K.
  • 雑誌名: RNA. 巻: 21 号: 10 ページ: 1691-703
  • DOI: 10.1261/rna.052092.115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PIWI-interacting RNA: Its Biogenesis and Functions (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y.W., Siomi M.C., Siomi H.
  • 雑誌名: Annual Review of Biochemistry 巻: 84 号: 1 ページ: 405-433
  • DOI: 10.1146/annurev-biochem-060614-034258
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tudor-domain containing proteins act to make the piRNA pathways more robust in Drosophila (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Iwasaki YW, Siomi H, Siomi MC
  • 雑誌名: Fly 巻: 9 号: 2 ページ: 86-90
  • DOI: 10.1080/19336934.2015.1128599
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Piwi-piRNAによるトランスポゾンの転写制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎由香
  • 学会等名: NGS現場の会第五回研究会
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台）
  • 年月日: 2017-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] Modulation of chromatin accessibility by Piwi results in transcriptional regulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 学会等名: RNA2016 The 21st Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Modulation of Chromatin Accessibility by Piwi Results in Transcriptional Regulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 学会等名: RNA2016 The Joint Annual Meeting of the RNA Society and the RNA Society of Japan
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Piwi modulates chromatin accessibility for transcriptional regulation of transposons (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW
  • 学会等名: International Symposium “Clues to Non-coding RNA Taxonomy”
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂一条ホール（東京）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Piwi-piRNA complex regulates linker histone H1 for transcriptional silencing of their target transposons in the nucleus (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 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: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Piwi-piRNA promotes epigenetic silencing by regulating association of linker histone H1 with target transposon loci (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 学会等名: The 40th Naito Conference on "Epigenetics-From Histone Code to Therapeutic Strategy”
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングタム（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] Piwi-piRNA regulates linker histone H1 for transcriptional silencing of their target transposable elements (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 学会等名: 日本RNA学会年会
  • 発表場所: ホテルライフォート札幌（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] Piwi-piRNA regulates association of linker histone H1 with target transposon loci in Drosophila (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K
  • 学会等名: RNA2015 The Twentieth Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: マディソン（アメリカ）
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会