胚性幹細胞の機能を支えるH3K9me2染色体構造

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 染色体オーケストレーションシステム
• 研究課題/領域番号: 16H01409
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 立花 誠 徳島大学, 先端酵素学研究所(次世代), 教授 (80303915)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: エピゲノム / ヒストン / H3K9 / 胚性幹細胞

研究実績の概要

発生段階特異的な遺伝子の発現には、特異的なDNA配列に結合して機能を発揮している転写因子が重要な機能を担っている。これに加え、鋳型のとなるクロマチンの構造の変換、すなわちDNAのメチル化修飾やヒストンの化学修飾といわれるエピゲノム制御も、遺伝子発現の制御に中心的な役割を担っている。ヒストンH3の9番目のリジン残基（H3K9）のメチル化修飾は、遺伝子発現が抑制されたヘテロクロマチンに多く集積しているエピジェネティックマークである。本研究の目的は、マウスの胚性幹細胞（ES細胞）において、H3K9のメチル化がどのような染色体部分に集積しているのか、そのH3K9メチル化の多寡を制御する機構はどのようなものか、さらにH3K9メチル化の分布の違いはどのような生物学的意義を有するのか、この3点を明らかにする研究を進めた。これまで以下のことを明らかにした。
1. ES細胞のH3K9メチル化修飾は、遺伝子密度が低い染色体部分に多く集積していた。そしてこれとは逆に、遺伝子密度が高い染色体部分にはH3K9のメチル化が少ないとこが分かった。
2. H3K9のメチル化が低い染色体部分には、H3K9脱メチル化酵素であるJmjd1aとJmjd1bが多く集積していた。この酵素の作用によって遺伝子密度の高い部分のH3K9の低メチル化状態が作られていることが明らかになった。
3. 遺伝子改変によってJmjd1aとJmjd1bを条件的に欠損させるようなES細胞を樹立した。この細胞を解析した結果、Jmjd1a/Jmjd1bを除去するとES細胞は速やかに増殖を停止することが明らかになった。よって、遺伝子密度の高い染色体におけるH3K9の低メチル化状態はES細胞の維持を担保していることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Impact of histone demethylase KDM3A-dependent AP-1 transactivity on hepatotumorigenesis induced by PI3K activation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakatsuka T, Tateishi K, Kudo Y, Yamamoto K, Nakagawa H, Fujiwara H, Takahashi R, Miyabayashi K, Asaoka Y, Tanaka Y, Ijichi H, Hirata Y, Otsuka M, Kato M, Sakai J, Tachibana M, Aburatani H, Shinkai Y, *Koike K.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1038/onc.2017.222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential roles of G9a in cell proliferation and differentiation during tooth development. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamiunten T, Ideno H, Shimada A, Arai Y, Terashima T, Tomooka Y, Nakamura Y, Nakashima K, Kimura H, Shinkai Y, Tachibana M, *Nifuji A
  • 雑誌名: Exp Cell Res 巻: 15 ページ: 202-210
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2017.05.016.
• [学会発表] エピジェネティック制御によるほ乳類のオス化の仕組み (2017)
  • 著者名/発表者名: 立花誠
  • 学会等名: New Insights of Molecular Genetics on Growth Disorders
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所(東京都港区)
  • 年月日: 2017-05-17 – 2017-05-17
  • 招待講演
• [図書] エピジェネティクス実験スタンダード (2017)
  • 著者名/発表者名: 立花誠
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 徳島大学先端酵素学研究所エピゲノム動態学分野
  • URL: https://ouyoukouso01.ait231.tokushima-u.ac.jp/