【研究領域課題番号】22H00415 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒストン修飾 / 再生 / プライミング / エピジェネティックス / 植物

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2022-04-01 - 2027-03-31

【配分額】41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)

【研究領域課題番号】21K15989 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脂肪肝 / NAFLD / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / G9a

【研究成果の概要】

非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）は極めて有病率の高い生活習慣病の1つであるが、未だ有効な薬物治療がなく新たな創薬につながる病態解明が望まれる。エネルギー代謝を担う遺伝子発現制御にはエピジェネティック機構の関与が知られるが、本研究は過剰なエネルギー供給にさらされた肝細胞におけるエピゲノム状態の変化に着目したNAFLDの病態解明を目指すものである。2021年度は下記研究成果を得ている。高脂肪食を摂取した野生型マウスとG9a肝特異的ノックアウトマウス(G9a KO)の比較から下記のことが明らかとなった。

1．G9aKOでは脂肪肝形成が抑制され、さらに耐糖能、インスリン感受性、炎症が改善した。
2. 肝サンプルを用いた網羅的遺伝子解析の結果、G9aKOではPPARシグナルや脂質合成に関与する遺伝子発現が低下した。
3. さらにG9aKOでは肝への脂肪酸取り込みに関与する一連の遺伝子発現が低下していた。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2021-04-01 - 2023-03-31

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

【研究領域課題番号】19H00995 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トランスポゾン / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / エピジェネティクス / シロイヌナズナ / エピゲノム解析 / エピゲノム

【研究成果の概要】

課題１「遺伝子内抗抑制修飾はどのように制御され、どのように表現型に貢献するか」抑制修飾に必要な因子の変異体にその因子を相補することにより、抑制修飾確立に必要な因子を検出する系を構築し、これを用いて、CGサイトのメチル化とヒストンH2Aのバリアントが抗抑制に影響することを示唆する結果を得ていた（To et al 2020 Nature Plants）。CGメチル化酵素の変異体を用いることで、この修飾が抑制/抗抑制の確立に大きく影響することを示せた（To et al 2022 Nature Communications）。
また、遺伝子内抗抑制経路を調べる過程でヒストンH3リジン４の脱メチル化酵素であるLDL2およびFLDの分子機能および生物学的機能を明らかにしてきた（Inagaki et al 2017 EMBO J; Inagaki et al 2021 Nature Plants）。さらにもう一つのヒストンH3リジン脱メチル化酵素であるLDL3の標的配列特異性、およびH3リジン４メチル化酵素の局在特異性から、転写がこの修飾を双方向に制御することを見出しつつある（Ishihara et al 2019 Nature Communications; Oya et al bioRxiv; Mori et al 論文準備中）。エピジェネティックな抑制/抗抑制を制御する新規経路として興味深い。
課題２「配列特異的抗抑制因子はどのような機構でゲノムの広範囲に影響するか」VANCは標的DNAに直接結合することをゲルシフトで示している（Hosaka et al2017 Nat Com）。世代をこえて継承される脱抑制の系を用い、VANCによる抗抑制の祖先型と思われる系を同定した（Sasaki et al 2022 EMBO J）。また、VANCによる抗抑制とRNAi経路との遺伝学的相互作用の解明を進めている（Sasaki et al 論文準備中）。また、分子間力顕微鏡（AFM）によって、標的DNAとVANCとの直接の結合を、動画で観察することに成功するとともに、結晶構造解析によって、DNAと相互作用する領域を特定した（Saito et al 論文準備中、Tanaka et al 論文準備中）。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)

【研究領域課題番号】19H03259 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イメージング / ヒストン修飾 / 再生 / エピジェネティクス / 転写活性化 / プライミング / クロマチン / エピジェネティックス / カルス

【研究成果の概要】

植物は再分化する時、遺伝子の発現を待機状態にする現象・エピジェネティクス・プライミングの分子メカニズムを明らかにすることができた。このエピジェネティクス・プライミングは、ヒストン脱メチル化酵素LYSINE-SPECIFIC DEMETHYLASE 1-LIKE 3（LDL3）により制御されることを明らかにした（Nature Commun., 2019）。また、RNAポリメラーゼ酵素（RNAPII）がリン酸化されて活性化することをライブイメージング解析する方法を開発した(Commun. Biol., 2021)。その結果、カルスの茎頂分裂組織において、RNAPIIが活性化することを検証できた。

【研究の社会的意義】

植物は切断しても器官を新たに再生できる非常に強力な再生能力を持つ。この再生能力のメカニズムは、将来、器官再生するために、あらかじめ遺伝子の発現のスイッチをONにする手前の待機状態にしていることがわかった。この待機状態の解明により、植物の強靭な再生力のメカニズムの一端が明らかになり、植物の生きざまの理解を促進した学術的意義がある。また、遺伝子の転写がONになった時を知るライブイメージング解析技術や、器官や組織のディープイメージングを可能にする透明化手法を開発することで、植物科学の研究推進することに貢献する技術開発を行った。同時に、これらの技術は、農作物の品種改良などの社会的貢献も期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】19K09706 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膀胱癌 / エピジェネティクス / 5-Aza-CdR / 2次治療 / 膀胱がん / 化学療法耐性 / 新規治療開発 / 転移性膀胱癌 / エピジェネティクス治療 / 化学療法抵抗性 / ヒストン修飾 / 尿路上皮癌

【研究成果の概要】

クロマチンアクセシビリティはAcceSssIbleアッセイにより解析を行い、CDDP／GEM抵抗性細胞株では親株と比較して、ヒストン修飾を受けている領域がことなることが明らかとなった。薬剤の抵抗性にはヒストン修飾によるクロマチン構造の変化が寄与していることが明らかとなった。 網羅的DNAメチル化解析では、耐性化はある特定の部位の遺伝子変化ではなく、ゲノム網羅的なDNAメチル化の変化およびヒストン修飾による構造変化の両方が寄与していることが判明した。in vivoでの研究では、低用量の5-aza-CdRでは、CDDPを投与することで 相乗効果を認め、耐性株においても増殖抑制効果を認めた。

【研究の社会的意義】

化学療法抵抗性と5-Aza-CdRによる化学療法再感受性のメカニズム解明を明らかにしたことで、今後5-aza-CdRのGC療法の2次治療としての臨床試験の応用の可能性がついた。予後不良である転移性膀胱癌に対して5-Aza-CdRを組み合わせた2次治療が臨床応用されることで、新たな治療法の開発につながり、多くの膀胱癌患者の予後延長効果が期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】遺伝・染色体動態

【研究領域課題番号】17KK0143 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クロマチン / ZGA / ゼブラフィッシュ / ライブイメージング / HCR / RNA FISH / エピジェネティクス / 胚ゲノム活性化 / 胚性ゲノム活性化 / ヒストン修飾

【研究成果の概要】

ゼブラフィッシュ初期胚で発現する遺伝子について、128-512細胞期における各遺伝子領域の核内局在箇所をHybridization chain reaction（HCR）を用いて調べた。各遺伝子間の相対距離には特徴的な傾向はみられず、互いに核内にランダムに配置していることが示唆された。ジェネリア・リサーチキャンパス（アメリカ、バージニア州）を訪問し、ライトシート顕微鏡SiMViewを用いたライブ観察を行った。また、ウッズホール海洋生物学研究所（アメリカ、マサチューセッツ州）で開催されたdiSPIM workshopに参加し、ライトシート顕微鏡diSPIMの基本原理や操作法を習得した。

【研究の社会的意義】

初期発生過程における胚ゲノム活性化メカニズムは、未だ明らかでない部分が多く残されている。細胞核内のDNAはヒストンタンパク質と結合したヌクレオソームを基本単位として、クロマチンと呼ばれる高次構造を形成して機能的に収納されている。近年のクロマチン研究において、初期発生過程の転写活性化とクロマチン高次構造の制御に注目が集まっている。本研究成果は当該分野の新たな知見として重要な意義を持つことが期待される。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

【研究期間】2018 - 2020

【配分額】14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)

【研究領域課題番号】18K09150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腎細胞癌 / エピジェネティクス / 遺伝子変異 / 腫瘍免疫 / エピジェネシス / ヒストン修飾 / クロマチンリモデリング / PBRM1 / CD68 / HIF-2α / 癌関連遺伝子

【研究成果の概要】

腎細胞癌の網羅的遺伝子解析により、ヒストン修飾やクロマチンリモデリングに関わる遺伝子変異の頻出が明らかとされている。本研究では、腎細胞癌で重要なドライバー遺伝子であるHIF2Aのヒストン修飾解析を行い、活性化修飾パターンに違いがあることを見出した。
また、これらエピジェネティクスにかかわる遺伝子群の変異は、病理組織学的なグレードとT分類には影響を与えない一方で、無増悪生存期間や全生存期間の独立した有意な予後不良因子であった。さらに、いくつかの免疫細胞マーカーは、遺伝子群の変異を認める症例で有意な低下を認めており、エピジェネティクス関連遺伝子と腫瘍免疫の関係が示唆された。

【研究の社会的意義】

手術時に転移を認めない症例でも、従来の病理診断にエピジェネティクス関連遺伝子変異の有無を加味することは、フォローアップスケジュールの決定や術後補助療法の必要性の判断などに有用な可能性があり、臨床での応用が期待される。また、転移や再発のリスクが高い非転移性腎細胞癌の術後補助療法に、腫瘍免疫を制御する薬物療法が有効である可能性が示唆されたことは、今後の発展が大いに期待される知見である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究領域課題番号】18K15741 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピゲノム異常 / 肝癌 / ヒストン修飾 / DNA損傷 / アポトーシス / G9a / エピジェネティクス / 肝発がん / ヒストンメチル化修飾

【研究成果の概要】

ヒストンメチル化酵素G9aは様々な生体機能、疾患に関わる。我々は肝特異的G9a欠損マウスを用い、G9aが阻害された肝では肝癌発生が抑制されることを見出した。マウス肝を用いた網羅的遺伝子発現解析、クロマチン免疫沈降法の結果、G9aはp53の標的遺伝子発現制御を介して、DNA損傷を受けた肝細胞のアポトーシス誘導に寄与することを見出した。G9aの阻害によりDNA損傷を受けた肝細胞からの肝癌発生が抑制されるため、治療標的として期待される。

【研究の社会的意義】

肝癌は難治癌のひとつであり、特に進行肝癌に対しては未だ有効な治療薬が少なく新規治療法の開発が望まれている。慢性肝炎により誘導されるエピゲノム異常が肝発癌に重要な役割を担うことが知られてきているが、本研究の成果により、エピゲノム修飾因子のひとつであるヒストンメチル化酵素G9aがDNA損傷からの肝発癌に重要な役割を担うことが明らかとなった。G9a阻害剤により肝癌発生を抑制できる可能性があり、肝癌に対する新規創薬のターゲットとなることが期待される。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】17K15059 (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 / クロマチン / DNAメチル化 / 植物 / 抑制修飾 / エピゲノム / 遺伝 / 分子生物学 / ヘテロクロマチン / ヒストン修飾 / ヒストンバリアント / トランスポゾン / 遺伝子

【研究成果の概要】

真核生物は、ゲノムにコードされる遺伝子とトランスポゾンとの違いを正確に識別し、異なるクロマチン修飾を付加して転写制御する。この識別は個体発生やゲノム維持に不可欠であるが、この識別が何に起因するのか、その識別メカニズムは不明であった。この問いに答えるため、分子遺伝学とエピゲノミクスを駆使して、シロイヌナズナの抑制エピゲノム情報の喪失と再構築の過程を観察した。その結果、トランスポゾンにおける抑制修飾の回復は、転写開始点近傍のCGメチル化やヒストンバリアントH2A.Wの局在と相関していたことから、これら因子の抑制修飾標的識別機構への関与が示唆された。これら成果をNature Plantsに発表した。

【研究の社会的意義】

環境応答や発生、分化など植物における様々な生物学的イベントには、エピジェネティクスが深く関与する。本研究は、近年注目されているエピジェネティクス分野の中でも、エピゲノムの構築過程に焦点を当て、植物が抑制遺伝子を識別し、制御する仕組みの一端を明らかにすることに成功した。本研究で得られた成果は、植物におけるエピジェネティクス研究分野に限定されず、発生や分化、ストレス応答など植物の多様なイベントにおける分子理解につながり、基礎科学的理解だけでなく農学や医学にも発展しうる重大な効果を持つと考える。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【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】腎臓内科学

【研究領域課題番号】16K19477 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低酸素 / エピジェネティクス / 腎線維化 / ヒストン修飾 / 慢性腎不全 / ヒストン修飾酵素阻害薬

【研究成果の概要】

本研究では、ヒストン修飾酵素H3K27me3の阻害薬であるDznep(3-deazaneplanocin A)を慢性腎障害モデルマウスに投与すると線維化の進行が抑制されることを見出した。高速シークエンサーにより網羅的にDznep投与および低酸素刺激により発現が変動する遺伝子群の中からTimp2（tissue inhibitor of metalloproteinase2）がDznep投与により発現が抑制されることを見出した。さらに、small RNA-seqの発現解析から低酸素によって発現が抑制されるmicroRNAを同定した。

【研究の社会的意義】

腎尿細管間質の線維化には慢性的な低酸素状態が病態の増悪に寄与するが、そのメカニズムを抑制する画期的な治療薬はいまだ開発されていない。本研究では、ヒストン修飾阻害薬を投与することで線維化を抑制する分子メカニズムをエピジェネティックな視点から明らかにした。ヒトに投与する際には、全身性の投与の場合、標的臓器以外への副作用や、標的となる腎臓までの薬剤デリバリーシステムの開発など、まだ問題点はあるものの、新規治療薬の開発につながる重要な研究である。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-02-07 - 2020-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】実験動物学

【研究領域課題番号】15K06803 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

UHRF1 / 卵母細胞 / 初期発生 / 着床前発生 / 生殖細胞 / エピジェネティクス / DNAメチル化 / 卵子 / 卵子形成 / 配偶子形成 / リプログラミング / ヒストン修飾

【研究成果の概要】

研究代表者らは、一般的な細胞では核に局在するUHRF1が、卵母細胞および着床前胚では、大部分が細胞質に局在することを見出した。これらの細胞で一部核内に局在するUHRF1は卵母細胞成長期の新規DNAメチル化に関与し、着床前胚ではゲノムワイドに基底レベルのメチル化を維持することを見出した（前之原ら, 2017）。またUHRF1母方ノックアウトマウス胚は着床前後に致死となること、UHRF1は卵母細胞の細胞骨格形成に重要な役割を担っていること、UHRF1存在下で形成された細胞質が正常な発生に重要であること、UHRF1は着床前発生において正常な染色体分配と細胞分裂に重要であることなどを見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】遺伝・染色体動態

【研究領域課題番号】15K07157 (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 / 胚性ゲノム活性化 / ライブイメージング / 転写 / ヒストン修飾 / ゼブラフィッシュ

【研究成果の概要】

ゼブラフィッシュ卵に蛍光標識した活性型RNAポリメラーゼII特異的Fabを注入しライブ観察を行うことで、胚ゲノム活性化を観察し計測することに成功した。同様にヒストン修飾特異的Fabを導入することで、H3K27acが転写活性化の前に上昇することがわかった。また、胚性ゲノム活性化に先立って発現が亢進するmiR-430クラスターにおいて、H3K27acが転写よりも先に上昇することも明らかにした。アセチル化ヒストン結合タンパク質の阻害剤を添加することで活性型RNAポリメラーゼIIの集積が見られなくなることから、H3K27acが胚性ゲノム活性化に重要な役割を果たしていることが示唆された。

【研究の社会的意義】

これまで生きた胚の中で発生過程におけるヒストン修飾レベルを調べる方法はなかった。今回初めて転写活性化とヒストン修飾動態を同時に観察することに成功した。本研究で開発した方法は、今後個体レベルでのクロマチン動態研究に貢献することが期待できる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】遺伝・染色体動態

【研究領域課題番号】26221105 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピゲノム / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / トランスポゾン / エピジェネティック / エピジェネティクス / シロイヌナズナ / クロマチン

【研究成果の概要】

シロイヌナズナの遺伝子における抗抑制に働くヒストン脱メチル化酵素遺伝子IBM1の変異体と、ibm変異による発生異常をサプレスする変異であるldl2 のエピゲノム解析により、エピゲノム分化における遺伝子内H3K4me1の重要性を示した。また、低メチル化変異体の遺伝解析から、ゲノム全体での抑制クロマチンを制御する負のフィードバック機構の存在を示した(Ito et al 2015)。さらに、配列特異的にDNAメチル化喪失を引き起こすタンパク質であるVANCの標的配列がタンデムリピートを形成することで同調して速く進化することを示した。

【研究の社会的意義】

遺伝子のON/OFF状態が細胞分裂後にまで継承される「エピジェネティック」な遺伝子制御は個体発生やゲノム進化の理解に重要なだけでなく、農学や医学にも重要である。本研究では、遺伝子ON/OFF状態の決定にヒストンタンパク質修飾の相互作用が重要であることを示し、また、エピジェネティックな抑制を除くタンパク質とその標的配列を同定した。得られた知見は、エピジェネティックな機構の理解とともに、それを制御する技術にもつながりうるものと期待できる。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】191,880千円 (直接経費: 147,600千円、間接経費: 44,280千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】25650009 (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 / イメージング / クロマチン / ライブイメージング / 蛍光プローブ / ヒストン修飾 / 細胞内抗体 / scFv / 細胞核 / 遺伝子

【研究成果の概要】

本課題は、ゲノムDNA配列上の任意の領域を認識する細胞内プローブを構築し、細胞分化過程における特定の遺伝子領域のヒストン修飾動態を観察することを目的とした。ゲノムDNA配列上に散在する中程度反復配列を抽出し、TALEsプローブの構築を試みたところ、生細胞で標的特異的に可視化できるものは得られなかった。一方で、ヒト培養細胞に導入したANCHORシステムと活性化型RNAポリメラーゼ特異的mintbodyにより、特定の遺伝子領域の転写活性化状態を生細胞で観察することが出来た。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【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】発生生物学

【研究領域課題番号】25291048 (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 / メダカ / DNAメチレーション / ヒストン修飾 / ゲノム / ＤＮＡメチレーション

【研究成果の概要】

脊椎動物モデルであるメダカを用いて、初期胚および発生・成長過程におけるepigenetic codeを発生重要遺伝子に着目して明らかにし、成立機構を解析した結果、発生重要遺伝子は未分化状態の胞胚期細胞ではDNA低メチル化状態にあり、さらに抑制的なヒストン修飾によりその発現が強く抑制されていることが判明した。機械学習および近交系（NNIとHd-rR）の比較により、その遺伝子領域には複数の特徴的配列が集積していることも判明した。
また器官形成・再生におけるepigenetic codeを調べるリソースとして、膵臓の内・外分泌腺細胞が標識されるトランスジェニックやβ細胞を特異的に除去する系を確立した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】エピジェネティクス

【研究領域課題番号】24613005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / ゲノムインプリンティング / UHRF1 / 発生 / 生殖細胞 / 初期発生 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / インプリンティング / リプログラミング / ノックアウトマウス

【研究成果の概要】

ゲノムインプリンティングとは父母の配偶子形成過程でエピジェネティックな情報（DNAメチル化やヒストン修飾）がゲノムに刷り込まれ、受精後生涯を通して由来するゲノムにより遺伝子発現に差が出る現象であり、その異常はヒトの先天性異常の原因ともなる。本研究では、ゲノムインプリンティングの分子基盤の理解を深めるために、UHRF1というエピジェネティック制御因子がインプリンティングの確立・維持に果たす役割を調べた。その結果、UHRF1は卵子におけるインプリンティングの確立には関与しないが、着床前胚におけるインプリンティングの維持に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)

【研究分野】植物分子生物・生理学

【研究領域課題番号】24570065 (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 / ヒストン修飾 / 植物ゲノム / 環境応答 / ヘテロクロマチン / ヒストン / 国際情報交換

【研究成果の概要】

シロイヌナズナのゲノム制御に機能するHDA6複合体の、ゲノム上での作用点（遺伝子領域）の同定に成功した。HDA6は乾燥耐性を制御するジャスモン酸シグナルネットワーク系の遺伝子群、およびCOPIAタイプのトランスポゾンに特異的に結合する。このことから、HDA6複合体には、ユークロマチン領域を制御する複合体とヘテロクロマチン領域を制御する複合体の、少なくとも２種類の複合体が存在することが示唆された。これらの結果は、ゲノム構造と遺伝子応答に関わる異なる複合体に於いて、１つのエピジェネティック因子が機能して、異なる作用・役割を持つことを示す大きな成果である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)

【研究分野】腎臓内科学

【研究領域課題番号】24390213 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低酸素 / HIF / エピジェネティックス / エピゲノム / ヒストン修飾 / 慢性腎臓病 / 腎細胞癌 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

in vivo における腎臓でのエピジェネティックな変化の機能的意義を明らかにするため、臓器レベルでの ChIP-seq を行うための条件検討を行った。laser capture microdissection によるPAT-ChIP を検討したが、RNA の quality が ChIP に耐える十分良質な状態の採取ができず、最終的に臓器レベルで whole の ChIP を行い、腎臓の大半を占める尿細管を対象とすることにした。モデル動物としては、虚血再還流後急性腎障害の後で長期的に進展する腎線維化モデルを使用し、ヒストン修飾を調節する化合物を用いて線維化の状態に変化が起こることを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】24591009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膵癌 / ヒストン修飾 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

膵癌の悪性度を制御する経路として新規にKDM6B-CEBPA経路を同定した。具体的な知見は以下のとおり：(1)ヒストン脱メチル化酵素KDM6Bは膵癌の前癌病変であるPanINにおいて高発現しているが、膵癌においては病理学的悪性度と比例してその発現が減弱する(2)KDM6Bの発現抑制により癌抑制遺伝子CEBPAの発現低下を介して膵癌細胞株の悪性度は増強する(3) KDM6BはH3K27me3脱メチル化作用を介してCEBPAの転写を促進する(4)ヒト膵癌臨床検体においてKDM6BとCEBPAの発現は正の相関を示し、これらの遺伝子は病理学的悪性度と負の相関を示す。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】24590993 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピゲノム変化 / ヒストン脱アセチル化酵素阻害薬 / microRNA / C型肝炎ウイルス / 肝細胞癌 / Nrf2 / EZH2 / 培養細胞株 / HCV / ヒストン修飾 / エピジェネティクス / マイクロRNA / レプリコン細胞 / osteopontin / apolipoprotein-A1 / miR-122 / スベロイルアニリドヒドロキサム酸 / トリコマイシンA

【研究成果の概要】

肝細胞癌及びウイルス感染を含むその原因に対する新たな治療としてエピゲノム変化のうちヒストン修飾変化の可能性を探索することを目的とした。C型肝炎ウイルス（HCV）を感染した肝癌細胞株に対して、ヒストン脱アセチル化酵素阻害薬（HDACi）SAHAは、宿主細胞遺伝子発現変化を介してHCV増殖抑制効果を示し、EZH2の阻害作用により細胞増殖を抑制するものと考えられた。HCV持続感染にはNrf2遺伝子発現が重要で、HCVや細胞増殖にはNrf2, EZH2, miR-122の相互作用により影響されることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】23701047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / 組織・細胞 / ストレス / エピジェネティクス / ヒストン / 細胞・組織 / ヒストン修飾

【研究成果の概要】

癌の進展には腫瘍微小環境が重要な役割を果たす。我々は、低酸素・低栄養という腫瘍微小環境が（１）腫瘍細胞の増殖、転移能を促進すること（２）免疫系を制御すること（３）ヒストン脱メチル化酵素(JMJD1A, JHDM1D)が腫瘍増殖や血管新生を制御すること（４）JMJD1A阻害が血管新生阻害剤と相乗効果を示すことを報告してきた。このことから低酸素・低栄養に抵抗性な癌細胞を標的とすることが新規制癌法の開発に繋がることが示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)

【研究分野】臨床腫瘍学

【研究領域課題番号】23680090 (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 / エピジェネティック治療 / マイクロRNA / 胃がん / DNAメチル化 / ヒストン修飾

【研究成果の概要】

本研究では、胃悪性腫瘍における重要なマイクロRNAとして、胃がんにおけるmiR-29cの発現低下および胃MALTリンパ腫におけるmiR-142、-155の発現上昇をそれぞれ特定した。胃がん細胞に対しSAHAやDZNepなどのEZH2阻害薬を投与したところ、miR-1246、-302a、-4448の活性化を認めた。さらにエピジェネティクス変化により制御されているマイクロRNAを特定する独自のChIP on chip法を開発した。胃発がん過程においてマイクロRNAの発現異常は重要な役割を果たしており、エピジェネティック治療ががん抑制マイクロRNAの活性化を介して抗腫瘍効果を発揮することが示された。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円)

【研究分野】発がん

【研究領域課題番号】22700867 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

UHRF1 / JMJD6 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 水酸化 / ヒドロキシリジン / 水酸化リジン / 転写制御 / メチル化 / アセチル化

【研究成果の概要】

私達はヌクレオソーム近傍で機能するUHRF1タンパク質複合体に水酸化酵素JMJD6が含まれている事を発見し、試験管内でJMJD6がヒストンタンパク質中のリジン残基を水酸化することを見出した。さらにJmjd6野生型マウス胚から精製したヒストンに水酸化リジンが含まれ、ノックアウトマウス胚からのヒストンには含まれないことから、生体内でJmjd6がヒストンのリジン残基水酸化の責任酵素であることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】基礎ゲノム科学

【研究領域課題番号】21221008 (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 / ゲノムネットワーク / T-DMR / 性差 / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / 次世代シークエンス / ホルモン依存 / 組織依存 / エピジェネティクス / 性差DNAメチル化領域 / ヒストンH1 / 子宮筋腫 / DNAメチル化プロフィール / 発生分化 / 性依存性 / 常染色体 / 性染色体

【研究成果の概要】

哺乳類の雌雄の違いは性染色体(X、Y)によると考えられてきたが、発達や様々な病気を雌雄の違いで考えると性染色体のみでは説明が困難である。雌雄で同じ常染色体でもゲノムDNAの利用法に違いはないだろうか？本研究では、DNAメチル化解析やヒストン修飾解析を行い、常染色体のゲノムの長期利用に性差を示す領域が存在することを明らかにした。雌雄はゲノム配列が同じ常染色体であっても、性依存性にゲノムの利用を変えている。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-05-11 - 2014-03-31

【配分額】208,390千円 (直接経費: 160,300千円、間接経費: 48,090千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】21790327 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロRNA / エピジェネティクス / 胃がん / 機能性消化管障害 / Helicobacter pylori / 機能性ディスペプシア / エピジェネティック治療 / DNAメチル化阻害薬 / ヒストン脱アセチル化酵素阻害薬 / DNAメチル化 / ヒストン修飾

【研究成果の概要】

本研究において、胃がん細胞にDNAメチル化阻害薬やヒストン脱アセチル化酵素阻害薬などを用いたエピジェネティック治療を行うことによって、がん抑制マイクロRNA miR-512-5pの発現を活性化し、標的がん遺伝子MCL1を抑制することでアポトーシスを誘導することに成功した。さらにマイクロRNAが消化管悪性腫瘍のみならず、機能性ディスペプシアをはじめとする機能性消化管障害の病理にも重要な役割を果たすことを示した。本研究の成果が消化管悪性腫瘍や機能性消化管障害の新たな治療戦略につながることが期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】遺伝・ゲノム動態

【研究領域課題番号】19570008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クロマチン / ヒストン修飾 / 後生遺伝学 / ストレス応答 / ノンコーディングRNA / エピゲノム / ヒストン / 組換え / 転写 / 減数分裂 / 転写制御 / 染色体 / non-coding RNA / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

分裂酵母M26/CRE 配列の周辺におけるヒストン修飾やクロマチン再編成に関わる因子を数種同定し、それらの欠失変異株について、種々のストレスに対する感受性やヒストン修飾における役割を解明した。さらに、グルコース飢餓時に転写が活性化する分裂酵母fbp1+遺伝子座におけるクロマチン再編成に、mRNA 型の長鎖ノンコーディングRNA のカスケード転写が関わることを見出し、ノンコーディングRNA を介した新しい転写活性化モデルを提出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【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】病態医化学

【研究領域課題番号】19599024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

microRNA / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / エピジェネティック治療 / 胃がん / エピジェネティクス / H.pylori

【研究成果の概要】

DNAやヒストン(DNAが巻き付いている蛋白質)がメチル化やアセチル化などの修飾を受けると遺伝子の発現が変化することが知られており、これをエピジェネティクスと呼んでいます。本研究ではDNAメチル化阻害薬やヒストン脱アセチル化酵素阻害薬を用いたエピジェネティック治療が胃がん細胞においてmicroRNAという小さなRNA であるmiR-512-5pを誘導し、その標的であるがん遺伝子Mcl-1を不活性化することで細胞死を引き起こすことが示されました。microRNAを介したエピジェネティック治療が胃がんの新たな予防・治療戦略となることが期待されます。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,720千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 420千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】16380226 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / TS細胞 / ES細胞 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 胎盤 / EG細胞 / 成体幹細胞

【研究成果の概要】

本研究では、胚性幹細胞(ES細胞)、栄養膜幹細胞(TS細胞)および胚性生殖幹細胞(EG細胞)といったマウス初期胚由来幹細胞などのDNAメチル化パターン解析から、各種幹細胞に普遍的な、あるいは、それぞれを特徴づけるエピジェネティック機構を明らかにすることを目的とした。RLGS法により得ていた各幹細胞のDNAメチル化プロファイルと、コンピユータ上でRLGSを擬似的に行って得られるバーチャルRLGS像との比較解析により各幹細胞間でメチル化状態の異なる領域の候補となるゲノム部位データベースを得、さらにこのデータベースに基づき、各幹細胞で互いにメチル化状態の異なるメチル化可変部位(T-DMR)を複数同定した。これらのうち、TS細胞では高度にメチル化されているが、他の幹細胞、および、成体組織ではほとんどメチル化されていないゲノム領域の1つであるPRISMタンパク質をコードする遺伝子に注目し、そのエピジェネティック制御に関する解析を進めた。本領域が低メチル化状態にあるES細胞においてもPRISMはほとんど発現していなかったが、TS・ES細胞のいずれでもピストン脱アセチル化酵素阻害剤であるトリコスタチンA処理によってPRISM遺伝子の発現が誘導された。未分化幹細胞ではヒストンアセチル化修飾によりPRISM遺伝子の発現を抑制する機構が働いているようである。さらに本研究では、DNAメチル化酵素の1つをコードするDnmt1遺伝子座の調節領域もまたDNAメチル化による制御を受け、その領域のメチル化が初期胚発生過程では各発生段階特異的なパターンを形成していることを明らかにするとともに、TS細胞の分化に伴って発現が誘導されるDdah2遺伝子のエンハンサー領域のDNAメチル化が、未分化状態における発現抑制に重要であることも明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】15,800千円 (直接経費: 15,800千円)