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2017 年度 実績報告書

生細胞解析による転写制御におけるクロマチン修飾の意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01417
研究機関東京工業大学

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)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードクロマチン / ヒストン修飾 / 転写制御 / 遺伝子発現制御 / 細胞分化 / ストレス応答
研究実績の概要

本研究では、転写活性化と不活性化におけるヒストン修飾の意義を理解するために、生細胞の翻訳後修飾可視化系にゲノム可視化系を組み合わせ、(1)熱ショックストレス誘導による転写活性化の際のクロマチン動態、(2)X染色体不活性化に伴うヒストン修飾動態、を明らかにすることを目的として行っている。(1)熱ショックストレスに応答した内在性転写単位の活性化メカニズムの解析:mCherryやHaloTagと融合した熱ショック転写因子(HSF1-mCherry, HSF1-Halo)を発現する細胞に、修飾特異的Fabを導入し、培養温度を43度にシフトした際のHSF1とヒストン修飾、RNAポリメラーゼII修飾の動態を観察した。また、HSF1が集積するサテライト領域(Sat3)に局在化するdCas9/CRISPRを構築し、さらに、その領域のヒストン修飾を変化させる系を構築した。ヒストンH3K9の脱メチル化酵素KDM4Dを融合させると、H3K9メチル化レベルが低下し、ヒストンアセチル化酵素であるp300のアセチル化酵素ドメインを融合させると37度においてもH3K27のアセチル化が上昇した。このアセチル化された状態では、37度でも転写が起こることが分かった。
(2)細胞分化・脱分化に伴うX染色体の不活性化と再活性化におけるクロマチン動態の解析:トリメチル化H3K27特異的細胞内可変領域抗体(Mintbody; modification-specific intracellular antibody)とX染色体上の特定領域を同時に可視化できるマウス胚性幹細胞樹立した。この細胞を分化させ、X染色体の不活性化の誘導を行っている。

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

転写活性化(熱ショック)、転写抑制(X染色体不活性化)の両方とも、系の樹立に成功しており、研究は順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

生細胞解析、定量解析を進める。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] キュリー研究所(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      キュリー研究所
  • [国際共同研究] フロリダ州立大学/コロラド州立大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      フロリダ州立大学/コロラド州立大学
  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ケンブリッジ大学
  • [雑誌論文] NOTCH-mediated non-cell autonomous regulation of chromatin structure during senescence2018

    • 著者名/発表者名
      Parry Aled J.、Hoare Matthew、Bihary D?ra、H?nsel-Hertsch Robert、Smith Stephen、Tomimatsu Kosuke、Mannion Elizabeth、Smith Amy、D’Santos Paula、Russell I. Alasdair、Balasubramanian Shankar、Kimura Hiroshi、Samarajiwa Shamith A.、Narita Masashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 1840

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04283-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] H3S10ph broadly marks early-replicating domains in interphase ESCs and shows reciprocal antagonism with H3K9me2.2018

    • 著者名/発表者名
      Chen CCL, Goyal P, Karimi MM, Abildgaard MH, Kimura H, Lorincz MC.
    • 雑誌名

      Genome Res

      巻: 28 ページ: 37-51

    • DOI

      10.1101/gr.224717.117

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] クロマチン修飾ダイナミクスと転写制御2017

    • 著者名/発表者名
      木村宏
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [備考] 東工大 木村宏 研究室

    • URL

      http://kimura-lab.bio.titech.ac.jp/index.html

  • [備考] 東工大 細胞制御工学研究センター

    • URL

      http://www.rcb.iir.titech.ac.jp/

  • [備考] 東工大 木村宏 研究者情報

    • URL

      http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherinfo.cgi?q_researcher_content_number=CTT100673940#

  • [産業財産権] ヒストンH3トリメチル化リシン特異的モノクローナル抗体又はその抗原結合性断片2017

    • 発明者名
      木村 宏、佐藤優子、大井彰人、胡桃坂仁志、鯨井智也、他
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-111580

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-03-29  

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