研究課題
転写はクロマチンと呼ばれるヌクレオソーム、タンパク質、RNAが結合した分子複合体の動的な変動を介して制御されている。ほ乳類のメスでは、オスとのX連鎖遺伝子発現量を等量に補正する為に、一本が不活性化される。このX染色体不活性化は機能的長鎖ノンコーディングRNAであるXistが引きおこす。Xist全体を覆う形で逆向きに転写されているアンチセンスRNAであるTsixは、Xistの発現を負に調節する。その際、TsixによってXistプロモーター上には条件的へテロクロマチンが形成される。この様な、発生段階や細胞分化の転写制御機構である条件的ヘテロクロマチンの動的な構造変化に関して、それを制御する因子や機構に関する知見は乏しい。本提案では、独自のTsix発現誘導系を用いて、Xist遺伝子座における動的な条件的ヘテロクロマチン形成機構のダイナミクスの解明を試みた。本研究の目的のために独自に開発したエピブラスト幹細胞を用いた実験系では、ドキシサイクリン添加によるTsixの転写誘導に伴い、Xist プロモーター領域に条件的ヘテロクロマチンが形成された。次にダイナミクス解析を行い、ユークロマチンからヘテロクロマチンへの段階的変換を明らかにした。第一に、オープンクロマチンおよび活性型ヒストン修飾導入を伴う一時的な発現上昇が確認された。次に、ヒストン修飾変化を伴うTsix 依存的で可逆的な発現抑制が確認された。そしてその発現抑制状態は、転写開始点上流のヌクレオソームの占有およびDNAメチル化導入を伴う、Tsix非依存的で不可逆的な発現抑制状態へと推移した。本研究成果により明らかになったユークロマチンからヘテロクロマチンへの動的な構造変化および発現抑制機能変化は、X染色体不活性化の制御機構に留まらず、条件的ヘテロクロマチン形成機構の理解に大きく貢献すると思われる。
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