高転写状態獲得を理解するためのエピゲノム・トランスクリプトーム解析技術の開発

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 配偶子インテグリティの構築
• 研究課題/領域番号: 19H05244
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 大川 恭行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 高転写状態 / 始原生殖細胞 / 細胞分化制御 / トランスクリプトーム / エピゲノム

研究実績の概要

転写産物の絶対量測定の精度が増し、細胞分化において、ゲノムワイドに転写活性化状態が変化する発見や報告が相次いでいる。中でも古くから知られている未分化段階の細胞に認められるHypertranscription、高転写状態は、受精卵のZGA、造血幹細胞分化において特に解析されてきた。これら幹細胞状態の細胞では、ゲノム全体が遺伝子によらず須らく高転写状態になっており、分化の過程で、通常の転写状態に戻ることが明らかになっている。そこで、高転写状態の解明には、転写制御をクロマチン構造のレベルから理解することが不可欠である。すなわち、組織内で、同一の細胞内のクロマチン構造解析とトランスクリプトーム解析を“1細胞レベル”で同時に行う必要がある。そこで本研究では、生殖細胞及びその分化段階での転写絶対量測定とクロマチン構造解析を1細胞レベルで同時に行うことで、高転写状態の定量とクロマチン構造レベルの形成メカニズムの解明を目指した。具体的には、生殖細胞を含む固定化組織切片を用いて、mRNA量の絶対量と転写を制御するクロマチン構造状態（転写因子・クロマチン制御因子の結合、ヒストン修飾・バリアント置換、各活性化状態におけるRNA polymeraseIIのゲノム領域へのリクルート）を同時に測定する技術を開発した。本手法では、単一細胞レベルで転写量総量の測定とエピゲノムの解析を同時に行うことが可能である。現在、解析データを蓄積しておりプロトコールの公開並びに論文投稿の準備中である。

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

当初予定の開発を早めて、データ取得を進めており当初の計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

研究計画に従って進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] The role of galanin in the differentiation of mucosal mast cells in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Yamaguchi, Yumi Ikeda, Katsuhisa Tashiro, Yasuyuki Ohkawa, Kenji Kawabata.
  • 雑誌名: Eur J Immunol. 巻: 50 ページ: 110-118
  • DOI: 10.1002/eji.201848061.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromatin-bound CRM1 recruits SET-Nup214 and NPM1c onto HOX clusters causing aberrant HOX expression in leukemia cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Oka M, Mura S, Otani M, Miyamoto Y, Nogami J, Maehara K, Harada A, Tachibana T, Yoneda Y, Ohkawa Y
  • 雑誌名: Elife 巻: 8 ページ: e46667
  • DOI: doi: 10.7554/eLife.46667.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell competition corrects noisy Wnt morphogen gradients to achieve robust patterning in the zebrafish embryo. (2019)
  • 著者名/発表者名: Akieda Y, Ogamino S, Furuie H, Ishitani S, Akiyoshi R, Nogami J, Masuda T, Shimizu N, Ohkawa Y, Ishitani T
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 10 ページ: 4710
  • DOI: doi: 10.1038/s41467-019-12609-4.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sustained expression of HeyL is critical for the proliferation of muscle stem cells in overloaded muscle. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukuda S, Kaneshige A, Kaji T, Noguchi YT, Takemoto Y, Zhang L, Tsujikawa K, Kokubo H, Uezumi A, Maehara K, Harada A, Ohkawa Y, Fukada SI
  • 雑誌名: Elife 巻: 8 ページ: e48284
  • DOI: doi: 10.7554/eLife.48284.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calcineurin Broadly Regulates the Initiation of Skeletal Muscle-Specific Gene Expression by Binding Target Promoters and Facilitating the Interaction of the SWI/SNF Chromatin Remodeling Enzyme. (2019)
  • 著者名/発表者名: Witwicka H, Nogami J, Syed SA, Maehara K, Padilla-Benavides T, Ohkawa Y, Imbalzano AN
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 39 ページ: e00063-19
  • DOI: doi: 10.1128/MCB.00063-19.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Eleanor ncRNAs activate the topological domain of the ESR1 locus to balance against apoptosis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Abdalla MOA, Yamamoto T, Maehara K, Nogami J, Ohkawa Y, Miura H, Poonperm R, Hiratani I, Nakayama H, Nakao M, Saitoh N
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 10 ページ: 3778
  • DOI: doi: 10.1038/s41467-019-11378-4.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biochemical analysis of nucleosome targeting by Tn5 transposase (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato S, Arimura Y, Kujirai T, Harada A, Maehara K, Nogami J, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Open Biol. 巻: 9 ページ: 190116
  • DOI: doi: 10.1098/rsob.190116.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dmrt factors determine the positional information of cerebral cortical progenitors via differential suppression of homeobox genes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Konno D, Kishida C, Maehara K, Ohkawa Y, Kiyonari H, Okada S, Matsuzaki F
  • 雑誌名: Development 巻: 146 ページ: pii: dev174243
  • DOI: doi: 10.1242/dev.174243.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anti-tumour effects of antimicrobial peptides, components of the innate immune system, against haematopoietic tumours in Drosophila mxc mutants. (2019)
  • 著者名/発表者名: Araki M, Kurihara M, Kinoshita S, Awane R, Sato T, Ohkawa Y, Inoue YH
  • 雑誌名: Dis Model Mech. 巻: 12 ページ: dmm037721
  • DOI: doi: 10.1242/dmm.037721.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of ectopic heterochromatin-mediated epigenetic diversification by the JmjC family protein Epe1. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sorida M, Hirauchi T, Ishizaki H, Kaito W, Shimada A, Mori C, Chikashige Y, Hiraoka Y, Suzuki Y, Ohkawa Y, Kato H, Takahata S, Murakami Y
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 15 ページ: e1008129
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pgen.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CLEC3A, MMP7, and LCN2 as novel markers for predicting recurrence in resected G1 and G2 pancreatic neuroendocrine tumor. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miki M, Oono T, Fujimori N, Takaoka T, Kawabe K, Miyasaka Y, Ohtsuka T, Saito D, Nakamura M, Ohkawa Y, Oda Y, Suyama M, Ito T, Ogawa Y
  • 雑誌名: Cancer Med. 巻: 8 ページ: 3748-3760
  • DOI: doi: 10.1002/cam4.2232.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Macrophage centripetal migration drives spontaneous healing process after spinal cord injury. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobayakawa K, Ohkawa Y, Yoshizaki S, Tamaru T, Saito T, Kijima K, Yokota K, Hara M, Kubota K, Matsumoto Y, Harimaya K, Ozato K, Masuda T, Tsuda M, Tamura T, Inoue K, Edgerton VR, Iwamoto Y, Nakashima Y, Okada S
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 5 ページ: eaav5086
  • DOI: doi: 10.1126/sciadv.aav5086.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 遺伝子の発現されやすさはどのように決まるのか？～クロマチンが規定する遺伝子発現制御能力～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Development of chromatin integration labeling technology for single cell multiomics (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Spatial epigenomics approached by chromatin integration labeling technology (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: Trans-Omics for Advanced Medical Sciences
• [学会発表] クロマチン挿入法による単一細胞エピゲノム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第64回大会
• [学会発表] Chromatin integration labelling Technology for expanding multi-omics (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: EMBO Symposia: Multi-Omics
• [学会発表] Chromatin integration labelling technology for expanding multi-omics (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第13回国際ゲノム会議
• [図書] 実験医学 (2019)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁,大川 恭行
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 羊土社
• [産業財産権] 対象核酸の塩基配列を１細胞レベルで並列に検出する方法 (2020)
  • 発明者名: 大川 恭行、原田哲仁
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-017027