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初期胚の全能性獲得と消失で起こるエンハンサー・プロモーター相互作用のダイナミクス

公募研究

研究領域全能性プログラム:デコーディングからデザインへ
研究課題/領域番号 22H04675
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
研究機関九州大学

研究代表者

久保 直樹  九州大学, 生体防御医学研究所, 特任講師 (50914280)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードエピゲノム / ゲノム3次元構造 / エンハンサー・プロモーター相互作用 / DNAメチル化 / 生殖細胞 / 細胞分化 / 初期胚 / 転写制御
研究開始時の研究の概要

本研究では、受精卵が全能性を獲得し、その後、細胞分化と共に全能性を消失する過程のエンハンサー・プロモーター相互作用のダイナミクスを、高解像度シングルセルゲノム3次元構造解析法を用いて明らかにする。これにより、初期胚発生における転写制御装置としてのゲノム3次元構造の詳細を明らかにし、遺伝、発生、幹細胞研究など幅広い分野で学術的波及効果が期待でき、不妊・先天異常などの原因解明に貢献すると共に、生殖医療の改善に役立つ。

研究実績の概要

本研究期間で、まず、ヒストンH3K4me1修飾とES細胞の分化過程におけるエンハンサー・プロモーター相互作用の変化に着目して研究を行った成果を、筆頭/責任著者として、Molecular Cellに報告した。当初は受精卵から初期胚の分化過程でのエンハンサー・プロモーター相互作用(E-P contacts)の詳細解明を目標としていたが、こちらは現在も研究継続中であり、一方で、よりE-P contactsの解析が容易に行えるES細胞の分化過程の研究に重点を移し、本研究期間内で成果をまとめることができた。
また、本領域のテーマである全能性獲得に繋がる重要なサンプルとして、生殖細胞(卵子と精子)に関しても研究を行い、受精後の遺伝子発現制御に深く関わるDNAメチル化修飾の確立に関する研究で、こちらも筆頭/責任著者として論文を投稿し、本領域終了の2023年度末の時点でNature Communicationsより暫定受理を受けている。
その他、複数の日本語総説や国内外の学会・施設で招待講演、セミナーを行い、また、本領域主催のシンポジウムや様々な学会に参加し、若手として国内外の研究ネットワーク構築の側面でも非常に意義のある領域参加期間であった。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] University of California, San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] H3K4me1 facilitates promoter-enhancer interactions and gene activation during embryonic stem cell differentiation2024

    • 著者名/発表者名
      Kubo Naoki、Chen Poshen B.、Hu Rong、Ye Zhen、Sasaki Hiroyuki、Ren Bing
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: - 号: 9 ページ: 1742-1752.e5

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2024.02.030

    • 関連する報告書
      2023 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] Combined and differential roles of ADD domains of DNMT3A and DNMT3L on DNA methylation landscapes in mouse germ cells2024

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kubo、Ryuji Uehara、Shuhei Uemura、Hiroaki Ohishi、Kenjiro Shirane、Hiroyuki Sasaki
    • 雑誌名

      Nature Communications(暫定受理、2024年3月時点)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The DNMT3A ADD domain is required for efficient de novo DNA methylation and maternal imprinting in mouse oocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Uehara Ryuji、Au Yeung Wan Kin、Toriyama Keisuke、Ohishi Hiroaki、Kubo Naoki、Toh Hidehiro、Suetake Isao、Shirane Kenjiro、Sasaki Hiroyuki
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 19 号: 8 ページ: e1010855-e1010855

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010855

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ゲノム3次元構造が司る遺伝子制御2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 雑誌名

      Medical Science Digest

      巻: 49 ページ: 40-41

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Fine-tuned Gene Expression Dynamics Regulated by Non-coding Regions2024

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      Young Scientists Networking Symposium 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] KMT2ファミリータンパク質によるES細胞の分化過程におけるエンハンサー活性とクロマチン構造変化2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      全能性プログラム 第5回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of chromatin organization at distal enhancers during cell differentiation2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      Human Genetics Asia 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞分化における遠位エンハンサーとクロマチン構造変化の役割2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      第21回 ゲノム医科学とバイオインフォマティクスの接点と集学研究
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 卵子・精子のDNAメチル化修飾におけるDNMT3AとDNMT3LのADDドメインの協調的役割2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      全能性プログラム 第5回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) のヒストンメチル化活性依存的または非依存的なエンハンサーによる、細胞分化過程におけるクロマチン構造変化と遺伝子制御の仕組み2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      第46回 分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] "KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) のヒストンメチル化活性によるES 細胞分化過程におけるクロマチン構造制御と転写制御"2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      全能性プログラム 若手勉強会 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] "生殖細胞のDNAメチル化へのDNMT3AとDNMT3LのADDドメイン の協調的役割"2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      全能性プログラム 若手勉強会 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) histone methyltranferase activity dependent chromatin organization at enhancers during embryonic stem cell differentiation2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      第16回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 細胞分化におけるエンハンサー・プロモーター相互作用のダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      第67回日本人類遺伝学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of enhancer-promoter contacts during cell differentiation2022

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of CTCF-dependent and -independent enhancer-promoter contacts during cell differentiation2022

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      The 29th Federation of Asian and Oceanian Biochemists and Molecular Biologists Conference & the 2022 Chinese Society of Biochemistry and Molecular Biology Conference
    • 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] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) histone methyltranferase activity dependent chromatin organization at enhancers during embryonic stem cell differentiation2022

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      The International Symposium on Totipotency and Germ Cell Development
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] KMT2C/KMT2D (MLL3/MLL4) histone methyltranferase activity dependent chromatin organization at enhancers during embryonic stem cell differentiation2022

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 学会等名
      Cold Spring Habor Laboratory Meetings(epigenetics & chromatin)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 月間『細胞』、 Vol 56 (3) 2024、ゲノム3次元構造が司る遺伝子制御2024

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      ニューサイエンス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] Medical Science Digest、Vol 49 (2)、2023、ゲノム3次元構造が司る遺伝子制御2023

    • 著者名/発表者名
      久保直樹
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      ニューサイエンス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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