1細胞DNA複製タイミング解析による発生分化過程の核内コンパートメント動態予測

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14681
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43050:ゲノム生物学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 高橋 沙央里 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (80748856)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: DNA複製タイミング / 核内コンパートメント / 初期胚発生 / 1細胞解析 / ES細胞分化

研究成果の概要

本研究では、1細胞全ゲノムDNA複製タイミング解析（scRepli-seq解析）を行うことで、マウスES細胞分化や着床前初期胚発生に伴うゲノムの核内コンパートメント分布（ゲノム三次元構造）の変化を予測した。その結果、ES細胞分化に伴って核内コンパートメント分布は徐々に変化するが、変化の度合いは細胞集団内の細胞間でほぼ均一である可能性が示唆された。マウス初期胚でのscRepli-seq解析は現在も継続中であり、アレル分け解析や遺伝子発現解析との同時解析も実現している。

自由記述の分野

エピジェネティクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、ゲノム三次元構造の時系列変化の包括的な理解を目指す「4Dヌクレオーム」研究が国内外で注目されている。本研究では、我々が開発した1細胞全ゲノムDNA複製タイミング解析法（scRepli-seq法）を用いることで、1細胞レベルでマウスES細胞分化過程における核内コンパートメント変化の予測に成功した。また、初期胚発生過程での変化の様式も明らかに出来つつある。ゆえに、本研究は、生体外（in vitro）での細胞分化実験と生体（in vivo）の発生過程における4Dヌクレオームの共通点と差異を解明できるだけでなく、ゲノム三次元構造が規定する新たな生命現象を見出す可能性がある。