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

2020 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り論文投稿を進めている。また、高転写状態を解明するためには翻訳産物であるタンパク質の同時測定が欠かせない。そこで、これらエピゲノム、mRNAに加えてタンパク質を同時に測定する技術の開発を進め、合わせて論文投稿準備を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] Genome-wide analysis of chromatin structure changes upon MyoD binding in proliferative myoblasts during the cell cycle. (2021)
  • 著者名/発表者名: Qianmei Wu, Takeru Fujii, Akihito Harada, Kosuke Tomimatsu, Atsuko Miyawaki-Kuwakado, Masatoshi Fujita, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa
  • 雑誌名: J Biochem. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/jb/mvab001.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcription factor C/EBPβ induces genome-wide H3K27ac and upregulates gene expression during decidualization of human endometrial stromal cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Isao Tamura, Ryo Maekawa, Kosuke Jozaki, Yasuyuki Ohkawa, Haruka Takagi, Yumiko Doi-Tanaka, Yuichiro Shirafuta, Yumiko Mihara, Toshiaki Taketani, Shun Sato, Hiroshi Tamura, Norihiro Sugino.
  • 雑誌名: Mol Cell Endocrinol. 巻: 520 ページ: 111085
  • DOI: 10.1016/j.mce.2020.111085.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subnuclear gene positioning through lamina association affects copper tolerance. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sakamoto, Mayuko Sato, Yoshikatsu Sato, Akihito Harada, Takamasa Suzuki, Chieko Goto, Kentaro Tamura, Kiminori Toyooka, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Ikuko Hara-Nishimura, Shingo Takagi, Sachihiro Matsunaga.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 11 ページ: 5914
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19621-z.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct reprogramming of human umbilical vein- and peripheral blood-derived endothelial cells into hepatic progenitor. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Inada, Miyako Udono , Kanae Matsuda-Ito, Kenichi Horisawa, Yasuyuki Ohkawa, Shizuka Miura, Takeshi Goya, Junpei Yamamoto, Masao Nagasaki, Kazuko Ueno, Daisuke Saitou, Mikita Suyama, Yoshihiko Maehara, Wataru Kumamaru, Yoshihiro Ogawa, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki.
  • 雑誌名: cellsNat Commun. 巻: 11 ページ: 5292
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19041-z.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] yrosine kinase inhibitors induce alternative spliced BCR-ABL Ins35bp variant via inhibition of RNA polymerase II on genomic BCR-ABL. (2020)
  • 著者名/発表者名: Junichiro Yuda, Jun Odawara, Mariko Minami, Tsuyoshi Muta, Kentaro Kohno, Kazuki Tanimoto, Tetsuya Eto, Takahiro Shima, Yoshikane Kikushige, Koji Kato, Katsuto Takenaka, Hiromi Iwasaki, Yosuke Minami, Yasuyuki Ohkawa, Koichi Akashi, Toshihiro Miyamoto.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 111 ページ: 2361-2373
  • DOI: 10.1111/cas.14424.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Dynamics of Transcriptional Activation by Hepatic Reprogramming Factors. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Horisawa, Miyako Udono, Kazuko Ueno, Yasuyuki Ohkawa, Masao Nagasaki, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input.
  • 雑誌名: Mol Cell. 巻: S1097-2765 ページ: 30502-30505
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2020.07.012.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ochiai, Tetsutaro Hayashi, Mana Umeda, Mika Yoshimura, Akihito Harada, Yukiko Shimizu, Kenta Nakano, Noriko Saitoh, Zhe Liu, Takashi Yamamoto, Tadashi Okamura, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura, Itoshi Nikaido.
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 6 ページ: eaaz6699
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaz6699.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Handa, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Shoko Sato, Masaru Nakao, Naoki Goto, Hitoshi Kurumizaka, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura.
  • 雑誌名: Nat Protoc. 巻: 15 ページ: 3334-3360
  • DOI: 10.1038/s41596-020-0375-8.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genomic Profiling by ALaP-Seq Reveals Transcriptional Regulation by PML Bodies Through DNMT3A Exclusion. (2020)
  • 著者名/発表者名: Misuzu Kurihara, Kagayaki Kato, Chiaki Sanbo, Shuji Shigenobu, Yasuyuki Ohkawa, Takeshi Fuchigami, Yusuke Miyanari.
  • 雑誌名: Mol Cell. 巻: 78 ページ: 493-505.e8
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2020.04.004.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 骨格筋特異的なヒストンが構成するクロマチン構造の解明. (2021)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第8回骨格筋生物学会
• [学会発表] 単一細胞マルチオミクスに向けたクロマチン挿入標識法の開発. (2020)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第19回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Chromatin integration labeling Technology for expanding multi-omics. (2020)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 理研エピゲノム操作プロジェクトセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] トランスクリプトミクスによる骨格筋細胞分化能の解明. (2020)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第19回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチンダイナミクスの理解に向けた同時マルチオミクスの開発. (2020)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチンダイナミクスの理解に向けた同時マルチオミクスの開発. (2020)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム
• [図書] 1細胞エピゲノム解析技術開発の最前線 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大川 恭行,原田 哲仁,前原 一満
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 医歯薬出版株式会社 週刊医学のあゆみ
• [図書] scRNA-seqを用いた細胞系譜の軌跡推定-データの背後の流れを読み取る技術- (2020)
  • 著者名/発表者名: 前原一満, 大川恭行
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 羊土社 実験医学 増刊
• [図書] 骨格筋研究のための最先端解析技術. (2020)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁，大川 恭行
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 羊土社 実験医学
• [図書] シングルセルでのエピゲノム情報の計測技術. (2020)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁，大川 恭行
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 羊土社 実験医学
• [図書] 空間オミクス実現に向けたエピゲノム解析技術. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小松 哲郎，大川 恭行
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ニューサイエンス社 月刊細胞