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2023 年度 実施状況報告書

パイオニア転写因子による再生エンハンサーのプライミング機構

研究課題

研究課題/領域番号 22K06233
研究機関山形大学

研究代表者

越智 陽城  山形大学, 医学部, 准教授 (00505787)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード腎再生 / パイオニア因子 / 再生縁ハンサー / 機能ゲノム解析 / ATAC-seq / 核内構造体 / ツメガエル
研究実績の概要

エンハンサーのプライミングとプライミングが維持されている状態 (Primed状態) は、細胞 の運命を決定するプロセスにおいて極めて重要なステップである。再生エンハンサーを活 性化させるには、なにより最初に閉じたクロマチンを開ける必要がある。これを担う転写因 子はパイオニア転写因子と呼ばれるが、再生においていずれの転写因子がその役割を担うの か、それら因子がどのように再生エンハンサーのヌクレオソーム上の標的DNA配列を探索 しオープニングに導きプライミングするのか、プライミングされた状態のエンハンサーに如何なる情報が加わると、標的遺伝子の転写が開始されるかなど、全く不明であり、解決すべき問題として残されている。この目的で、本研究課題は、損傷した組織を再生させるか否か、損傷後の細胞の運命決定のプロセスにおいて最初のステップであるクロマチンのオープニングを担うパイオニア転写因子の同定と、それら因子によるプライミング機構とプライムされた状態(Primed状態)から脱してPoised状態に向かうメカニズムを明らかにする。本年度は、再生特異的に核内構造体に集積するゲノム領域の同定を目的としたNuclear body-associated genomic sequences (High-salt recovered-sequence/HRS-seq)を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

昨年度までに、クロマチンが閉じた状態から再生を開始させるためには、 Kruppel-like factors (KLF) ファミリーの属するKLF15とその標的遺伝子のアドレナリン受容体が鍵であること、アドレナリン受容体の作動薬を損傷後の腎組織に作用させると再生が促進されることを報告した。この研究の過程で、Sin3A Associated Protein 25 (SAP25) や H1.5 linker histone (h1-5) など、エピゲノム制御に関わる遺伝子が含まれることも発見していた。SAP25は、抑制型クロマチン構造を形成する転写因子Sin3Aと直接結合するだけでなく、ストレスシグナル依存的に KLF型の転写因子と共に核内構造体のひとつpromyelocytic leukemia protein (PML) 核内ボディに局在することが知られている。PMLボディは液-液相分離で形成された核内構造体の一つで、抗ウイルス応答、 DNAダメージ応答、アポトーシス、老化などの細胞ストレスを探知し遺伝子の発現を制御する足場として働く。プライムされた状態(Primed状態)から脱してPoised状態に向かうプロセスで、再生エンハンサーが核内構造体に集積する可能性がある。本年度は、プライムされた状態(Primed状態)から脱してPoised状態に向かうメカニズムの解明を目的として、Nuclear body-associated genomic sequences (HRS-seq)を行った。その結果、損傷ストレス・再生特異的に核内構造体に集積するゲノム領域の同定に成功した。

今後の研究の推進方策

現在までの進捗状況で述べたように、nuclear body–associated genomic sequences (HRS-seq)を行った。その結果、損傷ストレス・再生特異的に核内構造体に集積するゲノム領域の同定に成功した。HRS-seqでは、PMLボデイ、核小体、カハール体、核ラミナなどの核内構造体に集積するゲノム領域を同定することができるが、いずれの核構造体に集積しているのかは不明である。そこで今後はまず、それぞれの核内構造体を認識する抗体と集積するゲノム領域のHybridization chain reaction(HCR) in situ hybridizationを組み合わせた、HCR-IF/HCR DNA-FISHにより、いずれの核内構造体に損傷ストレス・再生特異的なゲノム領域が集積するのか明らかにする。また、研究者らはこれまでに再生における網羅的オープンクロマチン解析やH3K27ac ChiP-seqのデータを取得しており、これらデータの比較により核内構造体に集積するゲノム領域の特徴を情報科学的に抽出する予定である。また、集積するゲノム領域の特徴を情報科学的に抽出するために、H4K20me1やH3K27me3など、比較解析に有用となるエピゲノムデータの収集を行う。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額が生じた理由は、3月の労働保険が2024年3月31日に確定したため。25年度に予定通り執行する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Institut de Biologie Paris-Seine, IBPS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institut de Biologie Paris-Seine, IBPS
  • [雑誌論文] Identification of tumor-related genes via RNA sequencing of tumor tissues in Xenopus tropicalis2023

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Kazuki、Yamamoto Takayoshi、Ochi Haruki、Suzuki Makoto、Suzuki Nanoka、Igawa Takeshi、Yoshida Tadashi、Futakuchi Mitsuru、Ogino Hajime、Michiue Tatsuo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-40193-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The shh limb enhancer is activated in patterned limb regeneration but not in hypomorphic limb regeneration in Xenopus laevis2023

    • 著者名/発表者名
      Tada Reimi、Higashidate Takuya、Amano Takanori、Ishikawa Shoma、Yokoyama Chifuyu、Kobari Suzu、Nara Saki、Ishida Koshiro、Kawaguchi Akane、Ochi Haruki、Ogino Hajime、Yakushiji-Kaminatsui Nayuta、Sakamoto Joe、Kamei Yasuhiro、Tamura Koji、Yokoyama Hitoshi
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 500 ページ: 22~30

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2023.05.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Splashed E-box and AP-1 motifs cooperatively drive regeneration response and shape regeneration abilities2023

    • 著者名/発表者名
      Tamaki Teruhisa、Yoshida Takafumi、Shibata Eri、Nishihara Hidenori、Ochi Haruki、Kawakami Atsushi
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1242/bio.059810

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Air?breathing behavior underlies the cell death in limbs of Rana pirica tadpoles2023

    • 著者名/発表者名
      Ono Satomi F.、Cordeiro Ingrid Rosenburg、Kishida Osamu、Ochi Haruki、Tanaka Mikiko
    • 雑誌名

      Zoological Letters

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40851-022-00199-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Versatile utilities of amphibians (part 5)2023

    • 著者名/発表者名
      Ochi Haruki、Kato Takashi、Zorn Aaron、Hayashi Toshinori、Inoue Takeshi、Kondo Mariko、Taira Masanori、Michiue Tatsuo
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 65 ページ: 459~460

    • DOI

      10.1111/dgd.12889

    • 国際共著
  • [学会発表] 再生能を失う進化プロセス解明の試みElucidate the Evolutionary Process Underlying Regenerative Capacity Loss2023

    • 著者名/発表者名
      越智陽城
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Unraveling the Mechanisms of Kidney Regeneration through Damage-Response/Regeneration Enhancers2023

    • 著者名/発表者名
      Ochi H., Suzuki N.
    • 学会等名
      19th International Xenopus Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Updating the NBRP as a new resource project for three amphibian model species, Xenopus tropicalis, Xenopus tropicalis, and Pleurodeles waltl (Iberian ribbed newt).2023

    • 著者名/発表者名
      Ogino H., Suzuki M., Igawa T., Suzuki N., Hayashi H., Okamoto K., Furuno N., Tazawa I., Nakajima K., Suzuki KI., Ochi H., Kato T.
    • 学会等名
      19th International Xenopus Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ネッタイツメガエル4近交系間の遺伝子発現プロファイル2023

    • 著者名/発表者名
      井川武, 越智陽城, 小俣和輝, 林舜, 鈴木誠, 鈴木菜花, 伊東正剛, 小川斐女, 加藤尚志 荻野肇
    • 学会等名
      日本動物学会 第94回大会
  • [学会発表] ツメガエルの四肢再生におけるshhの四肢エンハンサー・MFCS1の活性調節とDNAメチル化との関連,2023

    • 著者名/発表者名
      横山千風優,多田玲美,東舘拓也,天野孝紀,奈良咲,川口茜,藥師寺那由他,越智陽城,荻野肇、,坂本丞,亀井保博,田村宏治,横山仁
    • 学会等名
      日本動物学会 第94回大会
  • [学会発表] Mechanisms underlying kidney regeneration via damage-response/regeneration enhancer2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki N., Ochi H.
    • 学会等名
      56th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists,
  • [学会発表] Investigating the evolutionary process of interdigital cell death2023

    • 著者名/発表者名
      Ono S., Furukawa R., Cordeiro IR., Yoshida K., Hayafune K., Hatano T., Kawanishi T., Shigenobu S., Kashima M., Kishida O., Ochi H., Tanaka M.
    • 学会等名
      56th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists,
  • [学会・シンポジウム開催] 19th International Xenopus Conference2023

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公開日: 2024-12-25  

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