2019 Fiscal Year Annual Research Report
複製サイクルにおけるエピゲノム情報と高次クロマチン構造との連携の解明
| Project Area | Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance |
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| Project/Area Number |
19H05744
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
油谷 浩幸 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (10202657)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 隆 大阪大学, 蛋白質研究所, 特任教授 (70272854)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | エピゲノム / 一細胞解析 / クロマチン高次構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エピゲノム情報が非対称分裂現象の過程でどのように複製され、変化するかを明らかにするために１細胞マルチオミクス解析技術を確立すべく、がんオルガノイド株を用いてトランスクリプトームおよびオープンクロマチン解析に着手した。異所性にAFPを産生する胃がんから樹立されたオルガノイドにおいて肝細胞あるいは胃細胞それぞれに特異的な遺伝子発現を示す異なる細胞系譜の集団が混在していることが判明した。イントロン由来の転写産物を考慮したRNA velocity解析によってさらに時間分解能の高い解析が可能となった。またATAC-seqにより、系譜特異的にオープンとなる転写制御領域の配列に濃縮される転写因子結合モチーフの解析から、分化制御に関与する転写因子候補を特定した。
分化過程においては転写因子のアイソフォームの多様性が変化することがしられていることから、RNAのロングリード解析が有用である。ナノポアシーケンスによるRNA解析手法の確立およびデータ解析手法の開発に着手した。
１細胞レベルのマルチオミクス解析による非ゲノム情報複製の解明に向け、新たな手法を開発するための研究を推進した。非ゲノム情報を鋭敏に反映するRNA-seqデータとクロマチン高次構造に関するHi-Cデータを同じ１細胞から取得するための基本的手順を確立することができた。しかし通常の１細胞RNA-seqデータや１細胞Hi-Cデータと比較すると、この新たな手法で得られる１細胞マルチオミクスデータの品質にはまだ改善の余地が残っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
一細胞からのトランスクリプトームとオープンクロマチン情報を統合する情報解析基盤を順調に樹立できた。あらたにナノポアシーケンス解析に着手した。
非ゲノム情報を鋭敏に反映するRNA-seqデータとクロマチン高次構造に関するHi-Cデータを同じ１細胞から取得するための基本的手順を確立することができ、得られた情報を次世代シークエンス解析で調べたところ、データの再現性について安定していることが確認された。
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| Strategy for Future Research Activity |
同一細胞のRNAとATAC-seq解析の確立を進め、ナノポアによるRNA解析手法の確立およびデータ解析手法の開発を継続する。今年度同定した転写制御因子候補について検証を進める。
RNA-seqデータとHi-Cデータを同一細胞から取得するためこれまでに確立した手順を基にして、引き続きデータ品質を可能な限り高めるための改良を目指すと共に、解析スループットの増大に向けた検討も開始する。更にこの取り組みを通して得られる１細胞マルチオミクス解析のノウハウを、ChIL-seqやATAC-seqなどRNA-seq以外の非ゲノム情報解析技術とHi-Cとを組み合わせた新技術の開発に活用することも目指す。
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[Journal Article] Two distinct modes of DNMT1 recruitment ensure stable maintenance DNA methylation2020
Author(s)
Nishiyama Atsuya、Mulholland Christopher B.、Bultmann Sebastian、Kori Satomi、Endo Akinori、Saeki Yasushi、Qin Weihua、Trummer Carina、Chiba Yoshie、Yokoyama Haruka、Kumamoto Soichiro、Kawakami Toru、Hojo Hironobu、Nagae Genta、Aburatani Hiroyuki、Tanaka Keiji、Arita Kyohei、Leonhardt Heinrich、Nakanishi Makoto
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Pages: 1222
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Coordinated demethylation of H3K9 and H3K27 is required for rapid inflammatory responses of endothelial cells2020
Author(s)
2)Higashijima Y, Matsui Y, Shimamura T, Nakaki R, Nagai N, Tsutsumi S, Abe Y, Link VM, Osaka M, Yoshida M, Watanabe R, Tanaka T, Taguchi A, Miura M, Ruan X, Li G, Inoue T, Nangaku M, Kimura H, Furukawa T, Aburatani H, Wada Y, Ruan Y, Glass CK, Kanki Y.
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Journal Title
The EMBO Journal
Volume: 39
Pages: e103949
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Comprehensive epigenome characterization reveals diverse transcriptional regulation across human vascular endothelial cells2019
Author(s)
3)Nakato R, Wada Y, Nakaki R, Nagae G, Katou Y, Tsutsumi S, Nakajima N, Fukuhara H, Iguchi A, Kohro T, Kanki Y, Saito Y, Kobayashi M, Izumi-Taguchi A, Osato N, Tatsuno K, Kamio A, Hayashi-Takanaka Y, Wada H, Ohta S, Aikawa M, Nakajima H, Nakamura M, ..., Mitsuyama T, Aburatani H, Kimura H, Shirahige K.
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Journal Title
Epigenetics & Chromatin
Volume: 12
Pages: 77
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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