4D Chromosome structural information during differentiation

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Chromosome Orchestration System
• Project/Area Number: 15H05976
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Shirahige Katsuhiko 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (90273854)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (10587348) ; 岡田 由紀 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (60546430)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: コヒーシン / 染色体構造 / 転写制御 / アセチル化 / ゲノム構造制御

Outline of Final Research Achievements

This study aims to clarify the linkage between chromosome 3D and 4D structures and chromosome functions by utilizing genomics, genetics and biochemical techniques. As studying materials, I focused on the process of cell differentiation and rare disease. Notable achievements include: 1) the elucidation of precise mechanisms of cohesin acetylation by two different pathways; 2) the clarification of role of cohesin in cerebral cortical differentiation; 3) biochemical identification of cohesin in the transcriptional machinery; and 4) biochemical clarification of the role of cohesin in transcription. In addition, I introduced genome-wide chromosome structure analysis technologies such as Hi-C, Pore-C, quantitative ChIP-seq, and ChIA-drop, and provided them to the researchers worldwide.

Free Research Field

ゲノム機能

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コヒーシン分子は現在、染色体の高次構造と染色体諸機能を連携する要の因子として機能から構造まで世界的に競争が激化している分子である。また、遺伝病や種々の癌でもドライバーとして寄与するなどその重要性は認識されつつもその機能実態は不明であった。本研究成果によりその生理的意義、機能、制御についての理解が進んだこと、特にATPアナログとしてADPーAlFxを用いることで、転写制御の新たなステップを発見したこと、そして、コヒーシンが、エンハンサーとプロモーター間の相互作用に必須であることを示したことは、世界に先駆けた研究成果であり、さらなる発展が見込まれる。