飢餓条件下でのヒストンメチル化酵素ｄＧ９ａの標的遺伝子と代謝経路の網羅的解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15J09748
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 嶋路 耕平 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Keywords: エピジェネティクス / 飢餓ストレス / G9a / ショウジョウバエ / オートファジー

Outline of Annual Research Achievements

ショウジョウバエヒストンメチル基転移酵素であるdG9aの欠失変異系統では飢餓状態への耐性が著しく低下することが先行研究によりわかっていた。ストレス応答過程でエピジェネティックな制御が果たす役割を解析した研究はこれまであまり行われていない。飢餓状態等のストレス応答過程でdG9aが担う役割を明らかにすることができれば、エピジェネティクスとストレス応答という両研究を繋ぐことができ、エピジェネティックな制御が持つ新しい生物学的意義を明らかにすることができる。本研究では、dG9aが飢餓条件下で果たす役割を効率的に明らかにするために、飢餓ストレス応答過程においてdG9aが発現調節する遺伝子プロファイルと代謝経路を同定すること、および、様々なストレス応答過程でdG9aやその他のエピジェネティクス因子が個体の生存に寄与するかどうかを検証することを計画していた。
本年度の研究では、飢餓ストレス応答過程においてdG9aが発現調節する遺伝子プロファイルと代謝経路を同定することができた。その結果として、dG9a欠失変異系統のショウジョウバエではいくつかのオートファジー関連遺伝子の発現が異常となり、オートファジーによるタンパク質のリサイクル能力が低下して貯蓄エネルギーの枯渇が急速に早まっていたことが明らかとなった。また、dG9aは酸化ストレスや熱ストレスといった限定条件下では個体の生存には寄与せず、飢餓ストレス限定的に個体の生存に寄与することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画では、本年度の研究でdG9aが調節する遺伝子プロファイルと代謝経路を同定し、次年度でその結果をもとにして、dG9aが調節する生体機構を明らかにする計画だった。しかし本年度の研究では、dG9aが調節する遺伝子プロファイルと代謝経路を同定することができ、さらに、dG9a欠失変異系統のショウジョウバエではいくつかのオートファジー関連遺伝子の発現が異常となり、オートファジーによるタンパク質のリサイクル能力が低下して貯蓄エネルギーの枯渇が急速に早まっていることを明らかにすることができたため、当初の計画以上に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

飢餓応答過程でdG9aはいくつかのオートファジー関連遺伝子の発現を調節していることはわかったが、その調節メカニズムは未だ不明である。今後の研究では、dG9aの直接の標的遺伝子やシグナル伝達経路を、RT-qPCRやクロマチン免疫沈降法等の解析を用いて明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Genomewide identification of target genes of histone methyltransferase dG9a during Drosophila embryogenesis (2015)
  • Author(s): Kohei Shimaji, Takahiro Konishi, Shintaro Tanaka, Hideki Yoshida, Yasuko Kato, Yasuyuki Ohkawa, Tetsuya Sato, Mikita Suyama, Hiroshi Kimura and Masamitsu Yamaguchi
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 20 Pages: 902-914
  • DOI: doi: 10.1111/gtc.12281
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ショウジョウバエヒストンメチル基転移酵素G9aの機能解析 (2015)
  • Author(s): Shimaji K, Konishi T, Tanaka, Kato Y, Ohkawa Y, Sato T, Suyama M, Kimura H, Yoshida H, Yamaguchi M
  • Organizer: 第38回 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場(兵庫県神戸市港島中町)
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-01
• [Presentation] 飢餓条件下でのヒストンメチル基転移酵素dG9aの機能解析 (2015)
  • Author(s): Kouhei Shimaji, Hiroshi Kimura, Hideki Yoshida, Masamitsu Yamaguchi
  • Organizer: 第5回4大学連携研究フォーラム
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学(京都府京都市松ヶ崎橋上町)
  • Year and Date: 2015-11-25 – 2015-11-25
• [Presentation] Functional analyses of Drosophila histone methyltransferase G9a during embryogenesis (2015)
  • Author(s): Shimaji K, Konishi T, Tanaka, Kato Y, Ohkawa Y, Sato T, Suyama M, Kimura H, Yoshida H, Yamaguchi M
  • Organizer: Mechanism of Eukaryotic Transcription 2015
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory(NewYork, USA)
  • Year and Date: 2015-08-26 – 2015-08-26
  • Int'l Joint Research