| 研究領域 | 遺伝子制御の基盤となるクロマチンポテンシャル |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05527
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
木村 宏 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30241392)
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| 研究分担者 |
伊藤 由馬 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70803245)
大川 恭行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| キーワード | 遺伝子発現制御 / クロマチン / エピジェネティクス制御 / 転写 |
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| 研究実績の概要 |
（１）遺伝子活性化に働くクロマチン構造と動態の解析：
遺伝子発現の無い状態から転写活性化が起こるモデル系として、ゼブラフィッシュ胚性ゲノム活性化（ZGA; zygotic genome activation）に着目した。本年度は、クロマチン挿入標識法（ChIL; Chromatin Integration Labeling）を用いてZGA前の胚を用いてヒストンH3 Lys27アセチル化の解析を行ったが、胚の脆弱性もあって標識の効率が悪く、期待どおりの結果は得られなかった。一方、生細胞イメージングを用いたクロマチン構造の解析は進捗した。クロマチンドメインはDNA複製ドメインと強く関係することから、蛍光タンパク質と融合したPCNAを用いてDNA複製ドメインの可視化を行った。PCNAの局在性は、ZGA前後で大きく異なり、ZGA後ではフォーカスの形成が見られた。さらに発生が進むとより大きなフォーカスも形成された。この結果から、ZGA前のクロマチンは体細胞でみられるようなドメイン構造をとっていないと考えられた。
（2）遺伝子発現変動に働くクロマチン構造の解析：
同一細胞内での遺伝子活性化と抑制化を引き起こすクロマチンポテンシャルの変動を解析するために、RNAP2Ser2ph特異的遺伝子コード型プローブ（Mintbody; Modification-specific intracellular antibody）を発現する細胞で、Satellite III領域の転写の誘導を人為的に行い、Ser2ph-Mintbodyの集積機構を解析した。オプトジェネティクスによる発現誘導系は成功しなかったが、一過性のp300アセチル化ドメイン融合タンパク質によってMintbodyの集積がみられた。この系を改良することで、ヘテロクロマチンからの転写活性化機構が解析できると考えられた。
（3）遺伝子発現安定化状態でのクロマチン構造と動態の解析：
Mintbodyを発現するノックインマウスの作製に向けてES細胞を樹立した。また、筋芽細胞の分化過程で、特定のヒストン修飾の局在性が変わることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ゼブラフィッシュ胚のChIL-seqなど困難な課題は残されているが、ZGA前後でのクロマチン構造のダイナミクスをイメージングにより捉えることができるなど、予定外の進展もあった。
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| 今後の研究の推進方策 |
（１）遺伝子活性化に働くクロマチン構造と動態の解析：
PCNAのを用いた動態解析を進め、クロマチンドメイン形成と転写活性化の関係を明らかにする。
（2）遺伝子発現変動に働くクロマチン構造の解析：
RNAポリメラーゼIIのSer2ph-MintbodyとSer5ph-Mintbodyを発現する細胞を駆使して、転写の開始から伸長に至る過程のメカニズムを明らかにする。
（3）遺伝子発現安定化状態でのクロマチン構造と動態の解析：
Mintbodyを発現するノックインマウスの作製を行う。また、筋芽細胞の分化過程でおこる特定のヒストン修飾の局在性変化の分子機構を明らかにする。
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