染色体４次元構造解析にもとづくゲノム維持・継承メカニズムの解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02369
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 白髭 克彦 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (90273854)
• 研究分担者: 須谷 尚史 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (30401524)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 染色体 / 染色体構築原理 / 染色体高次構造

研究実績の概要

本研究では、核内の染色体構造を高解像度に描出すること、そしてその制御機構を明らかにすることを目指している。今年度は、次世代シークエンサーを用いて染色体高次構造を可視化する実験手法であるHi-C法の導入を行った。実験パラメータの最適化により、100 kb程度という非常に高い解像度で核内のDNA相互作用の様子を捉えることに成功した。これは世界の最先端の精度と並ぶものであると考えている。また取得したデータセットをコンピュータ上で解析するためのパイプラインの整備も終えることができた。確立した実験手技を用いて、これまでにヒト培養細胞の各細胞周期における核内高次構造データを取得した。また、染色体凝縮因子コンデンシンを欠くM期細胞での高次構造や、間期核において構造構築に重要な役割を果たす各種因子（コヒーシン、NIPBL、CTCF、ESCO等）を欠く間期細胞での高次構造データの取得も終えることができた。これらのデータと、昨年までに取得した各種因子の染色体上結合位置の高精度マップ（定量ChIP-seqにより取得されたもの）が揃ったことで、核内高次構造の制御機構の詳細理解を志向した系統的解析を今後遂行してゆくために不可欠なデータベースが整備された。各種染色体制御因子の変異により引き起こされる希少疾患患者由来の細胞についても同様の解析を行ったので、染色体高次構造と染色体機能の連携とその破綻のメカニズムについても解明を進める。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] オックスフォード大学/クリック研究所(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: オックスフォード大学/クリック研究所
• [国際共同研究] ペンシルバニア大学/フィラデルフィアこども病院(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ペンシルバニア大学/フィラデルフィアこども病院
• [国際共同研究] カロリンスカ研究所(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: カロリンスカ研究所
• [雑誌論文] DBTSS/DBKERO for integrated analysis of transcriptional regulation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A, Kawano S, Mitsuyama T, Suyama M, Kanai Y, Shirahige K, Sasaki H, Tokunaga K, Tsuchihara K, Sugano S, Nakai K, Suzuki Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 46 ページ: D229-D238
  • DOI: 10.1093/nar/gkx1001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical Analysis and Quality Assessment of ChIP-seq Data with DROMPA. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakato R, Shirahige K.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1672 ページ: 631-643
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7306-4_41
  • 査読あり
• [雑誌論文] interleukin-11 induces and maintains progenitors of different cell lineages during Xenopus tadpole tail regeneration. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsujioka H, Kunieda T, Katou Y, Shirahige K, Fukazawa T, Kubo T.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 8 ページ: 495
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00594-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] An In Vitro Human Liver Model by iPSC-Derived Parenchymal and Non-parenchymal Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koui Y, Kido T, Ito T, Oyama H, Chen SW, Katou Y, Shirahige K, Miyajima A.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports. 巻: 9 ページ: 490-498
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.06.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-Wide Target Analyses of Otx2 Homeoprotein in Postnatal Cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakai A, Nakato R, Ling Y, Hou X, Hara N, Iijima T, Yanagawa Y, Kuwano R, Okuda S, Shirahige K, Sugiyama S
  • 雑誌名: Front Neurosci 巻: 11 ページ: 307
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00307
• [雑誌論文] Rtt101-Mms1-Mms22 coordinates replication-coupled sister chromatid cohesion and nucleosome assembly. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhang J, Shi D, Li X, Ding L, Tang J, Liu C, Shirahige K, Cao Q, Lou H.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 18 ページ: 1294-1305
  • DOI: 10.15252/embr.201643807
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Decreased cohesin in the brain leads to defective synapse development and anxiety-related behavior. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Masuda K, Bando M, Nakato R, Katou Y, Tanaka T, Nakayama M, Takao K, Miyakawa T, Tanaka T, Ago Y, Hashimoto H, Shirahige K*, Yamashita T*.(*Equally Contributed Authors)
  • 雑誌名: J Exp Med. 巻: 214 ページ: 1431-1452
  • DOI: 10.1084/jem.20161517
• [学会発表] Organization of 3D genome structure mediated by cohesin and CTCF (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyonari Sakata, Katsuhiko Shirahige
  • 学会等名: EMBO Workshop “Evolution in the Time of Genome Architecture”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analysis of human chromosome organization mediated by cohesin complex (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyonari Sakata, Katsuhiko Shirahige
  • 学会等名: Genetic Networks (GN) Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コヒーシンと染色体の高次機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyonari Sakata, Katsuhiko Shirahige
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
  • 招待講演