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不活性化X染色体の決定におけるゲノムモダリティ制御要因の解明

公募研究

研究領域DNAの物性から理解するゲノムモダリティ
研究課題/領域番号 21H05753
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関広島大学

研究代表者

落合 博  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (60640753)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードライブイメージング / X染色体不活性化 / 転写 / 高次ゲノム構造 / X染色体 / CRISPR
研究開始時の研究の概要

メスの哺乳類細胞では、発生初期に2本のX染色体のうちの1本がランダムに不活性化されるが、不活性化X染色体決定機構は明らかになっていない。本研究では、X染色体不活性化を誘導できるメスマウス胚性幹(ES)細胞を用いて、高次ゲノム構造等のDNAの構造的側面と転写などのDNAの情報的側面を経時的に定量し、不活性化X染色体決定制御機構の解明を目指す。

研究実績の概要

メスの哺乳類細胞では、発生初期に2本のX染色体のうちの1本がランダムに不活性化される。XistおよびTsixと呼ばれる長鎖非コードRNAは、マウスにおけるランダムX染色体不活性化において中心的役割を果たす。XistとTsixはそれぞれ不活性化または活性化X染色体上に強く発現し、相互抑制の結果、不活性化X染色体が決定される。この過程にはX染色体のペアリングや高次ゲノム構造形成が関与することが示唆されているが、Xist/Tsixの発現優位性を含む不活性化X染色体決定機構は明らかになっていない。本研究では、分化誘導過程でX染色体不活性化を誘導できるメスマウス胚性幹(ES)細胞を用い、Tsix/Xistの転写活性とゲノム領域のライブイメージングを行うことで、X染色体ペアリングや高次ゲノム構造等のDNAの構造的及び物理的側面と転写などのDNAの情報的側面を経時的に定量し、不活性化X染色体決定におけるゲノムモダリティ制御要因の解明を目指した。
まず、Tsix/Xistの転写活性とゲノム領域のライブイメージングが可能な細胞を樹立した。本細胞株は、Xist/Tsix領域に転写可視化用のMS2およびPP7リピートに加えて、DNAローカス可視化用にTetOリピート配列が両対立的に挿入されたメスES細胞株XTMPである。本細胞株にTetR-GFP、MCP-RFP、PCP-HaloTagを発現することで、それぞれがDNA領域、Xistの転写、Tisxの転写を示すことを確認し、XTMP2とした。本細胞株を分化誘導し、経時的にXistおよびTsixの転写活性化状態を可視化した。未分化状態で両対立的に発現しているTsixの転写は次第に減少し、Xistの転写が分化に伴って上昇することがわかった。また、多くの細胞が一過的に両対立的に転写することがわかった。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 12件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Memorial Sloan Kettering Cancer Center(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Facilitating genome function understanding using genome editing dependent bioimaging techniques2023

    • 著者名/発表者名
      Ochiai Hiroshi
    • 雑誌名

      Gene and Genome Editing

      巻: 5 ページ: 100022-100022

    • DOI

      10.1016/j.ggedit.2022.100022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] STREAMING-tag system reveals spatiotemporal relationships between transcriptional regulatory factors and transcriptional activity2022

    • 著者名/発表者名
      Ohishi Hiroaki、Shimada Seiru、Uchino Satoshi、Li Jieru、Sato Yuko、Shintani Manabu、Owada Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki、Pertsinidis Alexandros、Yamamoto Takashi、Kimura Hiroshi、Ochiai Hiroshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 7672-7672

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35286-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] STREAMING-Tag System: Technology to Enable Visualization of Transcriptional Activity and Subnuclear Localization of Specific Endogenous Genes2022

    • 著者名/発表者名
      Ohishi Hiroaki、Ochiai Hiroshi
    • 雑誌名

      Methods in molecular biology

      巻: 2577 ページ: 103-122

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2724-2_8

    • ISBN
      9781071627235, 9781071627242
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] iPSC reprogramming-mediated aneuploidy correction in autosomal trisomy syndromes2022

    • 著者名/発表者名
      Akutsu Silvia Natsuko、Miyamoto Tatsuo、Oba Daiju、Tomioka Keita、Ochiai Hiroshi、Ohashi Hirofumi、Matsuura Shinya
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 号: 3 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0264965

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ribosomal protein L5 facilitates rDNA-bundled condensate and nucleolar assembly2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumori Haruka、Watanabe Kenji、Tachiwana Hiroaki、Fujita Tomoko、Ito Yuma、Tokunaga Makio、Sakata-Sogawa Kumiko、Osakada Hiroko、Haraguchi Tokuko、Awazu Akinori、Ochiai Hiroshi、Sakata Yuka、Ochiai Koji、Toki Tsutomu、Ito Etsuro、Goldberg Ilya G、Tokunaga Kazuaki、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko
    • 雑誌名

      Life Science Alliance

      巻: 5 号: 7 ページ: 1-18

    • DOI

      10.26508/lsa.202101045

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] STREAMING-tag system reveals spatiotemporal relationships between transcriptional regulatory factors and transcriptional activity2022

    • 著者名/発表者名
      Ohishi Hiroaki、Shimada Seiru、Uchino Satoshi、Li Jieru、Sato Yuko、Shintani Manabu、Owada Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki、Pertsinidis Alexandros、Yamamoto Takashi、Kimura Hiroshi、Ochiai Hiroshi
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.01.06.472721

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Localization of transcriptional regulator condensates in transcriptional bursting revealed by STREAMING-tag system2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ochiai
    • 学会等名
      Cretan RNA Salon Seminar Series
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス多能性幹細胞における転写動態制御機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      落合 博
    • 学会等名
      第4回ゲノム生物物理学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超解像イメージングから解き明かす転写動態と転写制御因子クラスターの関係性2022

    • 著者名/発表者名
      落合 博
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第78回学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イメージングによる転写動態制御機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      落合 博
    • 学会等名
      国立遺伝学研究所研究会「染色体安定維持研究会」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次ゲノム構造と転写ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      落合 博
    • 学会等名
      一般財団法人 染色体学会 第73 回(2022 年度)年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次ゲノム構造と転写の動態2022

    • 著者名/発表者名
      落合 博
    • 学会等名
      令和4年遺伝研究会 クロマチン・細胞核構造の動的変換とゲノム機能制御
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Revealing regulatory mechanisms of transcriptional dynamics by single-gene imaging system2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ochiai
    • 学会等名
      Single Molecule & Chromatin meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単一遺伝子イメージングから解き明かす転写活性依存的な転写制御因子凝集体の形成2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ochiai
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transcriptional dynamics regulated by non-genomic codes2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ochiai
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on REPLICATION of NON GENOME
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子発現動態の定量的理解2022

    • 著者名/発表者名
      落合 博
    • 学会等名
      定量生物学の会 第十回年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] STREAMING-tag system: A novel technology to analyze the spatiotemporal relationship between transcriptional regulators and transcriptional dynamics at the single gene level2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ochiai
    • 学会等名
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium -Chromatin Potential in Development and Differentiation
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting revealed by single cell analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ochiai
    • 学会等名
      The 2nd ASHBi SignAC Workshop, Integrating Single-cell Analysis and Mathematics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-gene imaging reveals the relationship between the transcriptional activity of single genes and the formation of transcriptional regulatory factor clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ohishi, Seiru Shimada, Satoshi Uchino, Li Jieru, Yuko Sato, Alexandros Pertsinidis, Takashi Yamamoto, Hiroshi Kimura, Hiroshi Ochiai.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Mechanisms of Eukaryotic Transcription
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 九州大学 生体防御医学研究所 遺伝子発現動態学分野

    • URL

      https://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/labo/ged/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 落合 博 (HIROSHI OCHIAI) -マイポータル - researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/HiroshiOchiai/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [備考] 広島大学・統合生命。分子遺伝・落合グループ

    • URL

      https://home.hiroshima-u.ac.jp/ochiai/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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