染色体におけるDNAとRNAの相互作用を検出する技術の開発

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10F00757
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: CARNINCI Piero 独立行政法人理化学研究所, ゲノム機能研究チーム, チームリーダー
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): GHILOTTI Marco 独立行政法人理化学研究所, ゲノム機能研究チーム, 外国人特別研究員
• Keywords: クロマチン / ノンコーディングRNA / ライゲーション / 相互作用 / 配列決定 / マッピング

Research Abstract

本研究の目的は、ヒトゲノムにおけるノンコーディングRNA(ncRNA)の機能の役割とメカニズムを研究することです。タンパク質をコードするゲノム配列は2%未満ですが、ncRNAは哺乳類ゲノムの主要な転写産物です。ncRNAは転写干渉によって抑制を仲介することも、クロマチン領域をシスまたはトランスに結合させるなどのさまざまなメカニズムを使って転写を活発化させることもできます。ncRNAはどのように核内因子を結合させるのか、その機能のメカニズムを正確に理解し、ガンなどの一部の疾病におけるncRNAの役割を解明する試みは重要と思われます。ncRNAのメカニズムを調査するためには、ncRNAとクロマチンの結合の特徴をよりよく理解し、その法則を明らかにするための新たな技術が必要です。私たちは染色体領域間の相互作用全般、およびクロマチンとそのクロマチンに結合したRNAとの相互作用を同定できる全クロマチンネットワーク(GCN)法を開発したいと考えています。この方法は次世代DNAシーケンサーを用い、核内で物理的に近接しているDNA-DNA、DNA-RNA領域を確認できるようにします。
結果:2011年度、私たちはDNAおよびRNAの短い合成分子を用いたプロトコルを開発。2012年度にはついにこの方法論をマウスのES細胞から抽出したクロマチンのサンプル内で直接使用し、核のDNA-RNA相互作用を確認しました。また、別のライブラリーを作り、Hiseq2000でシーケンスを行うこともできました。「ノイズ」のレベルを削減し、より多くのデータを得るにはプロトコルの改良が必要ですが、この方法は非常に有望と思われます。また、この技術を可能な限り最適化するほかの試みも進行中です。DNA-RNA相互作用を確認したら、哺乳類の細胞内では初めてとなる、ncRNAとゲノムDNAとの相互作用の詳細なマッピングを行うため、FISH(蛍光インサイツハイブリダイゼーション法)を用いて、それらを検証したいと考えています。