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2018 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
キーワードエピジェネティクス / クロマチン / 遺伝子発現制御
研究実績の概要

細胞分化に伴うX染色体の不活性化時のクロマチン動態を明らかにするため、H29年度に引き続きX染色体可視化系の開発を進めた。CRISPR/dCas9-GFPによるゲノム可視化系を用いて、4箇所のX染色体領域の可視化に成功した。しかし、標的の繰返し配列が低コピーであるため生細胞観察のためにはゲノム領域の明るさが十分ではなかった。そこで、super-folder GFP(sfGFP)を3回タンデムに繋いだ3xsfGFPを用いることで、長時間のタイムラプス観察が可能な明るさを達成することができた。複数の領域を同時に可視化できる雌ES細胞を樹立し、H3K27me3-mintbody(mCherry)と同時に観察することで、核X染色体アリルの活性化状態を判別することが可能となった。特に、DXZ4領域とXist領域の2箇所を同時に可視化し、2点間距離を計測することで、染色体の凝縮度を評価することが可能となった。ES細胞の培地からLIFを除いて細胞分化を誘導すると、両方のX染色体アリル上にH3K27me3-mintbodyが一過的に濃縮し、また、未分化状態時に比べてDXZ4領域とXist領域の2点間の距離も短くなった。さらに分化が進むと、片方のアリルではH3K27me3-mintbodyの濃縮が見られなくなるとともにもう片方のアリルでの広がりが確認できた。このH3K27me3-mintbodyの挙動は、Xist RNAと同様であり、細胞分化の初期課程ではXist領域の近傍で一過性にヘテロクロマチンが形成されると考えられた。また、H3K27me3と同様に不活性X染色体に濃縮するH4K20me1を認識するmintbodyも同時に解析したところ、H3K27me3とH4K20me1はほぼ同時に蓄積することが示唆された。

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

細胞分化に伴うX染色体不活性化の動態解析は順調に進行し、現在論文を執筆中である。

今後の研究の推進方策

X染色体に関する研究は、より高分解能での解析を進めるほか、再活性化の解析にも着手する。また、熱ショック応答に関する研究を進めていく。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Colorado State University/HHMI Janelia Research Campus(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Colorado State University/HHMI Janelia Research Campus
  • [国際共同研究] Curie Institute(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Curie Institute
  • [国際共同研究] Cambridge University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Cambridge University
  • [国際共同研究] EMBL/MPI- Molecular Cell Biology and Genetics/Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      EMBL/MPI- Molecular Cell Biology and Genetics/Karlsruhe Institute of Technology
  • [雑誌論文] A mosaic of old and young nucleoporins2019

    • 著者名/発表者名
      Shimi Takeshi、Kimura Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Cell Biology

      巻: 218 ページ: 385~386

    • DOI

      10.1083/jcb.201811170

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heterochromatin suppresses gross chromosomal rearrangements at centromeres by repressing Tfs1/TFIIS-dependent transcription2019

    • 著者名/発表者名
      Okita Akiko K.、Zafar Faria、Su Jie、Weerasekara Dayalini、Kajitani Takuya、Takahashi Tatsuro S.、Kimura Hiroshi、Murakami Yota、Masukata Hisao、Nakagawa Takuro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2 ページ: 17

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0251-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative measurements of chromatin modification dynamics during zygotic genome activation2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuko、Hilbert Lennart、Oda Haruka、Wan Yinan、Heddleston John M.、Chew Teng-Leong、Zaburdaev Vasily、Keller Philipp、Lionnet Timothee、Vastenhouw Nadine、Kimura Hiroshi
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: 601393

    • DOI

      https://doi.org/10.1101/601393

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A chromatin integration labelling method enables epigenomic profiling with lower input2018

    • 著者名/発表者名
      Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Handa Tetsuya、Arimura Yasuhiro、Nogami Jumpei、Hayashi-Takanaka Yoko、Shirahige Katsuhiko、Kurumizaka Hitoshi、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki
    • 雑誌名

      Nature Cell Biology

      巻: 21 ページ: 287~296

    • DOI

      10.1038/s41556-018-0248-3

    • 査読あり
  • [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] Visualizing the Dynamics of Inactive X Chromosomes in Living Cells Using Antibody-Based Fluorescent Probes2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuko、Stasevich Timothy J.、Kimura Hiroshi
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1861 ページ: 91~102

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-8766-5_8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nucleome Consortium2018

    • 著者名/発表者名
      TASHIRO Satoshi、KIMURA Hiroshi
    • 雑誌名

      Seibutsu Butsuri

      巻: 58 ページ: 221~222

    • DOI

      https://doi.org/10.2142/biophys.58.221

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 遺伝子不活性化マークを生細胞で観察できる蛍光プローブ2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤優子、木村 宏
    • 雑誌名

      化學工業

      巻: 69 ページ: 589~594

  • [雑誌論文] Transcription organizes euchromatin similar to an active microemulsion2018

    • 著者名/発表者名
      Hilbert Lennart、Sato Yuko、Kimura Hiroshi、J?licher Frank、Honigmann Alf、Zaburdaev Vasily、Vastenhouw Nadine
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: 234112

    • DOI

      https://doi.org/10.1101/234112

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 共焦点レーザー走査顕微鏡 iii. FRAP/FLIP2018

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 雑誌名

      実験医学増刊

      巻: 36 ページ: 50-51

  • [学会発表] Chromatin modification dynamics during gene activation and inactivation in living cells2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kimura
    • 学会等名
      CSHL Meeting "Nuclear Organization & Function"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chromatin Modification Dynamics in Living Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kimura
    • 学会等名
      Gordon Research Conference "Chromatin Structure and Function"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sensing Histone Modification and Transcription Dynamics in Living Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kimura
    • 学会等名
      2nd Epigenetics and Bioengineering Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chromatin modification dynamics during gene activation in living cells and embryos2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kimura
    • 学会等名
      Joint Annual Meeting of JSDB 51st and JSCB 70th
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] クロマチン修飾ダイナミクス 生細胞イメージングとエピゲノム解析の融合に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒストン修飾と転写の生細胞動態から捉えるクロマチンポテンシャル2018

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [備考] 東京工業大学 木村宏研究室

    • URL

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

  • [備考] 東京工業大学 科学技術創成研究院 細胞制御工学研究センター

    • URL

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

  • [備考] 東京工業大学 研究者情報

    • URL

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

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公開日: 2019-12-27  

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