【研究領域課題番号】22K06180 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティクス / DNAメチル化 / クロマチン / 植物 / ゲノム

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】26710011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

小分子RNA / トランスポゾン / 生殖細胞 / ATAC-seq / ゲノム / CRISPR/Cas9 / リピート配列 / クロマチン / ヘテロクロマチン / piRNA / エピジェネティクス / 遺伝子発現制御

【研究成果の概要】

トランスポゾンとその残滓は、ヒトゲノムでは 45%もの領域を占めている。トランスポゾンの持つ転移能は個体に有害であり、特に生殖細胞におけるトランスポゾンの発現抑制は次世代への正確な遺伝情報の伝達を考えた場合に、生物にとって喫緊の課題である。私は小分子RNAがトランスポゾンの発現を生殖細胞でいかに抑制しているかに関して研究をハエとマウスを用いて行ってきた。ハエにおいては、特定ゲノム領域に存在するタンパク質群を網羅的に同定する手法を開発してきた。また、マウスにおいては精巣中に含まれる少量の生殖細胞からクロマチン状態をプロファイルし、その様態を明らかにした。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円)

【研究分野】機能生物化学

【研究領域課題番号】26291018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クロマチン / lncRNA / ヒストン修飾 / アンチセンスRNA / ノンコーディングRNA / 転写制御 / グルコース / 膵臓 / β細胞 / ストレス応答 / 発現制御 / ゲノム / 遺伝子発現 / マイクロアレイ

【研究成果の概要】

グルコース飢餓ストレス応答性の長鎖非コードRNA(lncRNA)とアンチセンスRNA(asRNA)の役割や動態を解析した。その結果、対になって合成されるlncRNAとasRNAの間に相反的な発現制御があること、asRNAの発現制御にはヒストンH3K4のメチル化を介したクロマチン制御が関わること、asRNAが細胞質内でリボソームと結合し、ナンセンス仲介分解系で分解されること、lncRNAの抑制・脱抑制にlncRNAとTup型転写抑制因子の相互作用を介した制御が存在すること、マウス膵β細胞にも遺伝子上流から合成され、遺伝子発現上昇と共役するlncRNA転写が複数見られることなどを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】25290065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コヒーシン / アセチル化 / Esco / 姉妹染色分体間接着 / DNA複製 / MCMヘリカーゼ / ゲノム / Mcmヘリカーゼ / クロマチン / 姉妹染色体 / 転写制御

【研究成果の概要】

ヒトでは２つのコヒーシンアセチル化酵素、Esco1、Esco2の存在が知られているが、其々の役割については不明である。Esco1はコヒーシンサブユニットPds5と直接結合し、この結合が染色体上のコヒーシンへの局在とアセチル化に重要であることを示した。さらに、分裂期のEsco1のリン酸化がPds5との結合を阻害することを示した。また、Esco2は、Esco1とは別の経路を介し、DNA複製因子Mcmとの相互作用が活性化に必要であることを示した。一方で、複製後の分裂期やG1初期には、Esco2はCul4依存のユビキチン-プロテアソーム経路により積極的に分解され、活性が抑制されることを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)

【研究分野】ゲノム医科学

【研究領域課題番号】24221011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / エピゲノム / クロマチン / クローン進化 / 微小環境 / 不均一性 / 可塑性 / ドライバー変異 / ノンコーディングRNA / 腫瘍内多様性 / がん / 発現制御 / 進化 / 幹細胞 / エクソーム

【研究成果の概要】

治療抵抗性腫瘍細胞のサバイバルおよびクローン進化、さらに腫瘍微小環境に対する適応について解明すべく、腫瘍細胞集団内のゲノム不均一性とエピゲノムの可塑性についてヒト腫瘍検体および腫瘍細胞の解析を行った。
グリオーマ再発に際してアルキル化剤治療によりミスマッチ修復異常を来したクローンは高頻度にC>T変異を生じ、悪性転化を引き起こす。また、腫瘍内微小環境において形成される低pH状態下では転写因子SREBP2が活性化され、酢酸代謝に関わるACSS2などの遺伝子発現誘導、腫瘍細胞増殖をもたらした。
エピゲノム変異は腫瘍の発生・進展の過程でクロマチンドメイン、遺伝子、制御領域など様々なレベルで生じる。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】217,750千円 (直接経費: 167,500千円、間接経費: 50,250千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】22710183 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / ChIP-seq / 転写制御 / クロマチン / 発現制御

【研究成果の概要】

クロマチン構造は遺伝子の発現制御に重要な役割を持ち、細胞の状態や環境の変化とともに再構築され得る。本研究では加齢に伴うクロマチン構造変化の分子機構とその役割の理解を目的として、ほ乳類の脳においてクロマチン構造の構築に関わる因子のゲノム上の結合位置をChIP-seq法を用いて網羅的に同定することを試みた。その結果、脳の可塑性が高まる臨界期には、必須の転写因子Otx2とクロマチンの高次構造を司るコヒーシンが協調して遺伝子発現を制御する可能性が示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】21570185 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 発現制御 / ゲノム / クロマチン / ヌクレオソーム / 転写制御 / DNA構造 / ヒストン / 出芽酵母 / 酵母

【研究成果の概要】

遺伝子発現におけるクロマチン機能に関する重要な問題の一つは、ヌクレオソームの配置決定とそのダイナミクスの機構である。本研究では、転写制御に着目し、出芽酵母ゲノム及びミニ染色体において、ヌクレオソームの配置を規定するシス因子としていくつかのDNAリピート配列を同定した。また、トランス因子としてクロマチンリモデリングIsw2複合体、ヒストン脱アセチル化酵素Rpd3、ピストンH3バリアントの機能を解析した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】応用ゲノム科学

【研究領域課題番号】20221009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / エピゲノム / がん / 転写制御 / クロマチン / DNAメチル化 / 肝細胞癌 / 膵臓がん / 胃癌 / 機能ゲノミクス / クロマチン免疫沈降 / エビゲノム

【研究成果の概要】

網羅的なゲノム・エピゲノム解析技術を確立するともに、癌細胞における転写制御の異常に関する統合的解析を行った。増殖、分化に関わる転写因子の標的分子の同定に加えて、ヒストン修飾、DNAメチル化、クロマチンアクセスなどエピゲノム修飾が分化や細胞老化プロセス,ウイルス感染においてダイナミックに変動することが明らかとなった。一方、肝細胞癌、膵癌をはじめとするがん細胞ゲノムに生じた体細胞変異を同定した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】209,820千円 (直接経費: 161,400千円、間接経費: 48,420千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】19570169 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 遺伝子 / 発現制御 / 転写制御 / クロマチン / ヌクレオソーム / ヒストン / 酵母

【研究成果の概要】

真核生物のゲノムDNAはヒストンと結合し、ヌクレオソーム、クロマチンとして核内に収納されている。遺伝子発現におけるクロマチンの機能を明らかにすることを目的として、まず、ヒト由来His_6タグ付ヒストンH3バリアントを酵母で発現させ、それを含む酵母ミニ染色体を容易に精製する系を構築した。さらに、ゲノム遺伝子座におけるヌクレオソーム配置のダイナミックな変化が、転写制御に本質的な機能を有することを示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】18570165 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝情報 / DNA高次構造 / ゲノム / DNAの物理的特性 / クロマチン / 遺伝子発現

【研究成果の概要】

I.ベントDNAが担う遺伝情報の解析
T20は、負の超らせんを擬態した180塩基対の合成ベントDNAである。我々はこれまでに、HeLa細胞のゲノム内でT20がクロマチンを制御して転写を活性化できることを明らかにしていた。本研究では、T20をもつレポーターをマウスES細胞のゲノムに導入し、ES細胞におけるその機能と細胞分化がその機能に及ぼす影響について解析した。その結果、T20はマウスES細胞内でも、また同細胞を肝細胞に分化させた後にも、下流につないだプロモーターを活性化できることが明らかになった。さらに、lacO/lacI-GFP法を用いて、ES細胞におけるレポーターの存在部位を解析した。64コピーのlacO配列をタンデムに並べたDNAを上記のレポーターにつなぎES細胞ゲノムに1コピー導入して解析したところ、レポーターが核の周縁部に局在していることが分かった。
II.DNAの物理的特性が担う遺伝情報の解析
DNAの柔軟性をゲノムワイドに解析できるコンピュータプログラムを開発し、出芽酵母第3染色体に存在する全ての高頻度組換え部位の柔軟性を解析した。その結果、高頻度組換え部位にはゲノムの平均的硬さに比べるとかなり柔らかいDNAが含まれていることが分かった。ゲノム全体を解析した結果からは、エクソン領域がイントロンや遺伝子間領域よりも柔らかいDNAでできていることが明らかになり、DNAの柔軟性がエクソンとイントロンの違いを"表示する"情報として機能している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,950千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 450千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】16658055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アミノ酸 / エピジェネティクス / ヒストン / クロマチン / 転写因子 / DNAメチル化 / 食餌タンパク質 / ラット / ゲノム / RLGS / 栄養条件

【研究成果の概要】

本年度は、食餌成分のうちアミノ酸に注目し、アミノ酸の利用性によるエピジェネティクスレベルでの変化を検出できるか否かを解析した。特にアミノ酸に欠乏に鋭敏に応答する遺伝子であるIGFBP-1遺伝子に着目し、これらの遺伝子部位におけるヒストンのアセチル化およびメチル化の変動を免疫クロマチン沈降法(ChIP法)で検出した。HepG2細胞をロイシン欠乏培地(-Leu)で12時間処理し、同遺伝子を含む領域約30kbpについて3kbpの解像度で測定した。ヒストンH3のアセチル化は転写開始点付近(+73および-3357)においてロイシン欠乏で有意に増加した。H4については転写領域から上流20kbにかけて幅広い領域で有意な増加が認められた。H3のメチル化に関しても、転写促進性のLys4のメチル化では転写開始点付近で増加し、逆に抑制性のLys9のメチル化は10数kb以上上流の領域で減少しており、ロイシン欠乏による同遺伝子の転写制御と良く対応していた。同じ条件において各種転写因子の結合状態をChIP法で調べたところ、数kb上流付近へのATF-3、ATF-4およびC/EBPβの結合が-Leuで有意に増加しており、これは他のアミノ酸応答遺伝子であるアスパラギンシンターゼ(AS)遺伝子でも明確に観察された。これらの転写因子の機能をより明確にするため、各転写因子をノックダウンした場合にIGFBP-1およびAS遺伝子のアミノ酸に対する応答がどのようになるかを検討した。ATF-3およびATF-4のノックダウンの場合にこれら遺伝子の発現上昇が抑制されたので、これらの転写因子の重要性が確認された。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)