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2016 年度 実施状況報告書

体細胞ヒストン修飾情報の系統解析によるヒトの細胞系譜および細胞分化過程の推定

研究課題

研究課題/領域番号 16K07458
研究機関北海道大学

研究代表者

小柳 香奈子  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20362840)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード系統解析 / 細胞分化 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 細胞系譜 / 祖先復元
研究実績の概要

分化した体細胞のエピゲノム情報の系統解析からin silicoで哺乳類の細胞系譜を構築し、さらに推定された細胞系譜の祖先節の形質状態、すなわち発生過程の細胞のエピジェネティック修飾の状態を推定することを研究目的とする。エピジェネティック修修飾の状態は、ゲノム上の各遺伝子の発現状態を反映していると考えられることから、本研究により個体発生過程の理解が進むことが期待される。これまでに、DNAメチル化情報の系統解析による細胞分化過程推定の可能性を示してきたが、本研究課題ではヒストン修飾情報について検討を行う。
平成28年度は、細胞系譜がよく研究されており、また全ゲノムのヒストン修飾情報が公開されているヒトの血球系細胞をモデルケースとして解析を行い、以下の成果を得た。
・個体によってヒストン修飾位置が異なる変動サイトがみられた。
・個体差のない一致サイトで系統解析を行ったところ、H3K27ac, H3K27me3, H3K36me3, H3K4me1, H3K4me3についてはおおむね既知の細胞系譜を反映する樹形が得られた。一方でH3K9me3については解像度の低い、既知の細胞系譜をあまりよく反映しない樹形が得られた。
・系統樹上独立した系統で同様の変化(ヒストン修飾ON/OFF)がおきたホモプラシーサイトの有無を確認したところ、修飾範囲の狭い(短い)ものほどホモプラシーが多い傾向がみられた。H3K9me3はホモプラシーサイトの割合が多かった。

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

ゲノムワイドなヒストン修飾情報の系統解析による、ヒト血球系細胞の分化過程推定の可能性を示すことができた。また、ヒストン修飾の種類により推定結果が異なるという興味深い結果を得た。

今後の研究の推進方策

ヒストン修飾の種類により異なる結果が得られた原因について、詳細を検証する。また、ゲノム上のサイトによって個体差やホモプラシーの程度に違いがみられたので、細胞分化過程に重要なサイト・領域の同定が重要だと思われる。これらにより、より精度よく細胞分化過程を推定するための方策を探り、提案手法の改良に結びつける。

次年度使用額が生じた理由

購入を予定していた物品購入を見合わせたため。

次年度使用額の使用計画

次年度以降に購入し、効果的に研究を進める。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2017

すべて 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Inferring cell differentiation processes based on phylogenetic analysis of genome-wide epigenetic information2017

    • 著者名/発表者名
      Kanako O. Koyanagi
    • 学会等名
      CDB Symposium 2017
    • 発表場所
      理化学研究所 多細胞システム形成研究センター(神戸市)
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-29
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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