Quantifying epigenetic regulation of the transcription cycle in single living cells

• 研究領域: 高精細アプローチで迫る転写サイクル機構の統一的理解
• 研究課題/領域番号: 25118514
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: スタセビッチ ティモシー 大阪大学, 生命機能研究科, 研究員 (00620337)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2014年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 転写制御 / RNAポリメラーゼ

研究概要

ヒストンの翻訳後修飾は、遺伝子発現制御と関係することが最近明らかになってきた。特に、転写されている遺伝子上には、ヒストンH3のアセチル化や4番目のリジンのメチル化が検出される。しかし、これらのヒストン修飾がどのように転写の活性化に働くのかについての詳細は分かっていない。そこで、本研究は、ヒストンとRNAポリメラーゼIIの翻訳後修飾動態を生細胞で可視化することで、ヒストン修飾の転写活性化における意義を明らかにすることを目的として行った。RNAポリメラーゼIIは、転写開始前複合体形成の際には脱リン酸化型であるが、転写開始の際にはC末端繰返し配列ドメインの5番目のセリンがリン酸化され、転写伸長の際には2番目のセリンがリン酸化される。これらの異なるリン酸化状態を認識する抗体由来の抗原結合断片（Fab）をグルココルチコイドで転写が誘導されるMMTV遺伝子アレイを持つ細胞に導入し、転写誘導に伴うRNAポリメラーゼIIの動態を計測した結果、転写開始から伸長に至る過程は比較的効率が高いことが明らかになった。その要因として、MMTV遺伝子アレイは転写の誘導前からヒストンH3がアセチル化されていることが考えられたため、ヒストンH3K27アセチル化特異的Fabを用いて、個々の細胞でのアセチル化レベルと転写活性化の関係を解析した。その結果、H3K27acのレベルが高い細胞では、転写の開始から伸長への過程がより効率良くおこることが明らかになった。この結果は、アセチル化酵素阻害剤やヒストン脱アセチル化酵素の操作など人為的にアセチル化レベルを変動させる系によっても確認され、ヒストンH3K27acは、クロマチンをオープンにするのみならず、リン酸化酵素複合体を介して転写伸長を促進させると考えられた。

現在までの達成度 (区分)

理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Genetically encoded system to track histone modification in vivo. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Masanori Mukai, Jun Ueda, Michiko Muraki, Timothy J. Stasevich, Naoki Horikoshi, Tomoya Kujirai, Hiroaki Kita, Taisuke Kimura, Seiji Hira, Yasushi Okada, Yoko Hayashi-Takanaka, Chikashi Obuse, Hitoshi Kurumizaka, Atsuo Kawahara, Kazuo Yamagata, Naohito Nozaki and Hiroshi Kimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 2436-2436
  • DOI: 10.1038/srep02436
  • 査読あり / オープンアクセス