| 研究実績の概要 |
1) H3K4メチル化酵素には2つの機能様式がある
昨年度までに見出した、複数のシロイヌナズナH3K4メチル化酵素について、それぞれのクロマチン上局在をクロマチン免疫沈降法(ChIP-seq)で同定した。このデータをもとに、機械学習アルゴリズムRandom ForestとSupport Vector Machine を、酵素の局在/非局在ゲノム領域を判別するよう訓練することで、局在箇所を決めるに十分な情報を持つようなクロマチン/ゲノムの特徴を探した。結果、H3K4メチル化酵素のうち、ある2つは転写コンプレクスと共に、転写単位上に局在し、また別の2つは、転写と独立して、特定のクロマチン修飾やDNA配列を目印にクロマチン局在することが強く示唆された。
2) H3K4me1,2,3は下流に異なる影響を持つ
昨年度までに、H3K4me1,2,3それぞれが低下するシロイヌナズナ変異体セットを見出した。これら変異体において十数種の代表的クロマチン修飾についてChIP-seqを行ったところ、H3K4me1,2,3の低下が、それぞれ異なる方向への玉突きのように複数の影響を引き起こすさまがみえてきた。例えば、H3K4me2が低下した領域にはH3K27me3が侵入し、ヒストンバリアントH2A.Zが除かれるが、H3K4me1,me3の低下はH3K36meの減少など、また別の現象を引き起こす。
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| 今後の研究の推進方策 |
1)機械学習に導かれた仮説を実験的に検証する。主たる内容は、メチル化酵素の局在の目印と予測された特徴(H4K16ac, いくつかのDNA モチーフなど)が、実際局在の上流かを検証するため、それら特徴が撹乱された変異体背景でのメチル化酵素の局在変化を調べる。それら特徴のもとに特異的にメチル化酵素を局在させる仲介因子を逆遺伝学的に同定する。転写コンプレクスと協働するメチル化酵素について、 結合様式を調べる、など。
2) H3K4me1,2,3の違いに注目したH3K4meの機能解析に取り組む。遺伝学と慎重な多変量解析から、ChIP-seq等で観察された影響間の因果関係を整理する。また、特異性を持って影響を仲介する因子(クロマチン修飾リーダー等)を主に逆遺伝学的に探索する。こうしたH3K4me1,2,3を同一視しない下流への影響の精査から、H3K4me機能の理解を目指す。
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