Identification of non-coding RNAs for heterochromatin formation on autosomes

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26650002
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小布施 力史 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (00273855)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: RNA / 非コード / ゲノム / クロマチン

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、申請者の知見を含むXISTの性質を用いて、クロマチン高次構造や核内配置に関与するXIST様非コードRNAの探索を試みるものである。昨年度までに、マウスのMEFを用いたChIP-seq解析により、プラダ・ウィリー症候群原因領域（PWS領域）に、アリル特異的にSMCHD1、HBiX1が濃縮されていることが明らかとなった。PWS領域は、父方、母方アリル間で遺伝子の発現様式の異なる2Mbにおよぶゲノムインプリンティング領域である。PWS領域においてDNA-FISHおよびRNA-FISHの系を確立し、以下の解析を行った。
SMCHD1-HBiX1複合体がこの領域のクロマチン高次構造に関与しているか、DNA-FISH法を用いて検討した。2Mbをカバーするように14種のプローブを作成した。任意の2種のプローブを用いたDNA-FISHによって、PWS領域内の様々な2ヶ所の領域について可視化したところ、相同染色体間で2点間の距離に違いがある領域が存在した。このことは、片方の染色体がより弛緩し、片方の染色体がより凝縮していることを示唆している。これらの領域については、SMCHD1をノックダウンした際に、相同染色体間の2点間距離の差が減少した。従って、SMCHD1はこれらの領域においてクロマチン高次構造に影響を与えていると考えられた。並行して、XIST様のnoncoding RNAの存在を検討するため、 RNA-FISHを行った。常染色体においてSMCHD1-HBiX1が機能するのであれば、共に働くRNAの存在が予想され、XISTと同じ性質を持つのではないかと考えた。RNA-FISHを行うと、用いたFISHプローブによって検出できた点の数が0点、1点、2点のものがあった。これらの点は転写量を反映しているか、アリル特異的なクラウドを形成している可能性が考えられた。

Research Products

• [Journal Article] BRCA1 Directs the Repair Pathway to Homologous Recombination by Promoting 53BP1 Dephosphorylation. (2017)
  • Author(s): Isono M, Niimi A, Oike T, Hagiwara Y, Sato H, Sekine R, Yoshida Y, Isobe SY, Obuse C, Nishi R, Petricci E, Nakada S, Nakano T, Shibata A.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 18 Pages: 520-532
  • DOI: doi: 10.1016/j.celrep.2016.12.042.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Human RIF1 and protein phosphatase 1 stimulate DNA replication origin licensing but suppress origin activation. (2017)
  • Author(s): Hiraga SI, Ly T, Garzon J, Horejsi Z, Ohkubo YN, Endo A, Obuse C, Boulton SJ, Lamond AI, Donaldson AD.
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 18 Pages: 403-419
  • DOI: doi: 10.15252/embr.201641983.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation. (2017)
  • Author(s): Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 55
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-017-00136-5.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Histone H3K36 trimethylation is essential for multiple silencing mechanisms in fission yeast. (2016)
  • Author(s): Suzuki S, Kato H, Suzuki Y, Chikashige Y, Hiraoka Y, Kimura H, Nagao K, Obuse C, Takahata S, Murakami Y.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 44 Pages: 4147-4162
  • DOI: doi: 10.1093/nar/gkw008.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 14-3-3-zeta participates in TLR3-mediated TICAM-1 signal-platform formation. (2016)
  • Author(s): Funami K, Matsumoto M, Obuse C, Seya T.
  • Journal Title: Molecular Immunology Volume: 73 Pages: 60-68
  • DOI: doi: 10.1016/j.molimm.2016.03.010.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical, muscle pathological, and genetic features of Japanese facioscapulohumeral muscular dystrophy 2 (FSHD2) patients with SMCHD1 mutations. (2016)
  • Author(s): Hamanaka K, Goto K, Arai M, Nagao K, Obuse C, Noguchi S, Hayashi YK, Mitsuhashi S, Nishino I.
  • Journal Title: Neuromuscul Disorder Volume: 26 Pages: 300-308
  • DOI: doi: 10.1016/j.nmd.2016.03.001.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells. (2016)
  • Author(s): Kaimori JY, Maehara K, Hayashi-Takanaka Y, Harada A, Fukuda M, Yamamoto S, Ichimaru N, Umehara T, Yokoyama S, Matsuda R, Ikura T, Nagao K, Obuse C, Nozaki N, Takahara S, Takao T, Ohkawa Y, Kimura H, Isaka Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 24318
  • DOI: doi: 10.1038/srep24318.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] HP1結合因子によるクロマチン制御 (2017)
  • Author(s): 小布施力史
  • Organizer: ワークショップ「染色体研究の最前線」
  • Place of Presentation: 大阪大学生命機能研究科（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-01-16 – 2017-01-17
  • Invited
• [Presentation] アリル特異的ChIP/RNA-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2016)
  • Author(s): 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-05
• [Presentation] 新規53BP1結合タンパク質SCAIは、Rif1に阻害的に働くことで相同組換え修復を促進する (2016)
  • Author(s): 磯部真也、大久保義真、長尾恒治、野崎直仁、木村宏、小布施力史
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-05
• [Presentation] ヘテロクロマチンの機能構造と疾患との関わり (2016)
  • Author(s): 長尾恒治、柴田幸子、野澤竜介、磯部真也、元田裕佳里、三橋里美、濱中耕平、西野一三、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-05
  • Invited
• [Presentation] DSB repair pathway is controlled by differential phosphorylation of 53BP1 (2016)
  • Author(s): Shinya Isobe, Koji Nagao, Naohito Nozaki, Hiroshi Kimura, Chikashi Obuse
  • Organizer: The 10th International 3R Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13 – 2016-11-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Conserved repressive chromatin properties on inactive X chromosome between human and mouse (2016)
  • Author(s): Koji Nagao, Sachiko Shibata, Y Sakakibara, Takehisa Sakaguchi, Ryu-suke Nozawa, Hiroshi Kimura, Takashi Sado, Chikashi Obuse
  • Organizer: Royal Society meeting "X-chromosome inactivation: a tribute to Mary Lyon"
  • Place of Presentation: THE ROYAL SOCIETY in London、MRC in Harwell（イギリス）
  • Year and Date: 2016-10-02 – 2016-10-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] エピジェネティックコードを基盤としたヘテロクロマチンの形成機構 (2016)
  • Author(s): 小布施 力史
  • Organizer: 日本遺伝学会 第88回大会
  • Place of Presentation: 日本大学（静岡県三島市）
  • Year and Date: 2016-09-07 – 2016-09-09
  • Invited
• [Presentation] DNA Double Strand Breaks Repair Pathway is Controlled by Differential Phosphorylation of 53BP1 (2016)
  • Author(s): Isobe S, Ohkubo Y, Nagao K, Nozaki N, Kimura H, Obuse C.
  • Organizer: 12th International Congress of Cell Biology（ICCB)
  • Place of Presentation: プラハ国際会議センター（チェコ プラハ）
  • Year and Date: 2016-07-21 – 2016-07-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HPIの解析から見えてきたヘテロクロマチンの構造と機能 (2016)
  • Author(s): 小布施 力史
  • Organizer: 第1回ATR-X症候群シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 （京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-04-02
  • Invited