【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】腫瘍治療学

【研究領域課題番号】17K07214 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大腸がん / 分子標的治療 / エピジェネティクス / ブロモドメイン / 遺伝子発現 / ゲノム

【研究成果の概要】

我々はこれまでに、ブロモドメインタンパク質ファミリーに属するBRD8が腫瘍組織で発現増加していることや、BRD8が調節する遺伝子群を明らかにしてきたが、その主要な機能ドメインであるブロモドメインについては不明な点が多かった。本研究において、細胞内でBRD8がヒストンタンパク質と相互作用すること、さらに既に開発されているブロモドメイン阻害剤（BETファミリー阻害剤）に対して感受性を示さないことが明らかとなった。加えて、BRD8ノックアウト大腸がん細胞はスフェロイド形成を抑制することが明らかになった。BRD8の機能阻害は大腸がんの有力な治療戦略になり得る可能性が示唆された。

【研究の社会的意義】

アセチル化修飾を受けたタンパク質を認識するブロモドメインは、有望な創薬（druggable）ターゲットである。BRD8はアミノ酸配列の違いから、創薬開発が進んでいるBETファミリー(BRD2、BRD3、BRD4およびBRDT)のブロモドメインとは区別され、その生物学的な役割は不明な点が多かった。これまでの我々の研究成果は、がんの発生や進展におけるBRD8の関与を裏付けるものであり、今後、BRD8のエピジェネティック情報認識機能や転写調節機能を標的（阻害）とする新しい抗がん剤開発への展開が期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】遺伝・染色体動態

【研究領域課題番号】16K07454 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

渦鞭毛藻 / サンゴ / 紫外線吸収物質 / 褐虫藻 / ゲノム / ポリケチド / 多様性 / 遺伝子クラスター / エピジェネティックス / エピゲノム / ヒドロキシメチルウラシル / メチルシトシン / 核ゲノム / 酵素 / 核酸 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

サンゴに共生する渦鞭毛藻類の褐虫藻Symbiodiniaceaeは、少なくとも15のグループに分けることができるが、そのゲノム多様性やエピゲノムに関する研究は進んでいない。本研究では褐虫藻2種の全ゲノム配列（767 Mbと705 Mb）を決定した。比較解析により、二次共生により紅藻から獲得したと考えられる遺伝子の重複や損失が褐虫藻の多様化に影響してきたことを明らかにした。解読した褐虫藻ゲノムを利用し、毒合成を含む二次代謝産物ポリケチドの合成に関わる酵素遺伝子群を明らかにした。今後は、報告したゲノム基盤を使って、褐虫藻のエピゲノムの多様性の比較解析を展開していくことが可能である。

【研究の社会的意義】

サンゴには複数の種類の褐虫藻が共生していることが知られている。これまでは、サンゴと褐虫藻の共生関係の崩壊により引き起こされる白化現象の分子メカニズムを研究する上での褐虫藻のゲノム情報基盤が不足していた。本研究における2種の褐虫藻ゲノムの報告は、今後、サンゴ白化現象の分子メカニズムをゲノムや代謝産物レベルで解析する上での研究基盤を提供しており、学術的意義が高い。また二次代謝産物ポリケチドの合成に関わる酵素遺伝子群を網羅的に解析したことは、有毒渦鞭毛藻による食中毒や赤潮の問題に分子レベルの研究から取り組んで行く上でのよい比較データを提供しており、社会的意義があると考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】15H02190 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA / メチル化 / 脱メチル化 / ヒストン / 金属反応 / ペプチド合成 / エピジェネティクス / 化学合成 / イメージング / DNAメチル化 / 金属錯体 / RNA修飾 / ＤＮＡメチル化 / ＲＮＡ修飾 / 核酸 / 有機化学 / 癌 / ゲノム / バイオテクノロジー

【研究成果の概要】

われわれが開発した化学反応を基礎にして、高効率なエピジェネティクス検出研究を進めた。成果は次の通り。課題(i) 腫瘍不均一性を解くためのDNA反復配列に現れるメチル化の超高輝度検出、課題(ii) 腫瘍術後診断を効率化するDNA脱メチル化特異的反応生成物の超高性能分析、課題(iii) 遺伝子発現を制御するヒストン構造の化学的再現と解析

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)

【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】病態医化学

【研究領域課題番号】26860206 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子標的治療 / 大腸がん / 遺伝子発現 / エピジェネティクス / ゲノム

【研究成果の概要】

大腸がんで発現亢進を認めるブロモドメインタンパク質BRD8は、エピジェネティックな遺伝子発現調節に深く関わっているものと考えられるが、その標的となる遺伝子は明らかになっていない。本研究では遺伝子発現データ、ChIP-seqデータ、さらにChIA-PETデータを統合解析することにより、BRD8が直接制御する49遺伝子を同定した。この遺伝子群には、がんの発生や進展に関わる重要なシグナル経路を制御する遺伝子が含まれていた。BRD8はヒストンアセチル化酵素TIP60複合体の構成因子であることから、BRD8あるいはこの複合体を標的とする治療戦略は、新たながんの分子標的薬開発に役立つものと期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【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】救急医学

【研究領域課題番号】26253083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ウィルス / 集中治療 / エピゲノム / ウイルス / ゲノム / インフルエンザ / 染色体 / エピジェネティクス / 核内ネットワーク

【研究成果の概要】

本研究計画ではインフルエンザウイルス感染の重症化を調節する核内ネットワークに焦点を当てて、マウスあるいは培養細胞によるインフルエンザ感染モデルを用いて解析を行った。その結果、インフルエンザウイルスRNAに特異的なRNA核外輸送が存在すること、また、ヒストンメチル化修飾を中心としたエピゲノム変化が病原性の発現に関与している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

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

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】25286035 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / DNA / マイクロ流体デバイス / バイオテクノロジー / マイクロ・ナノデバイス / シングルセル / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

本研究において、我々は個々の細胞から染色体/クロマチンを単離し、エピゲノム解析するための新たな手法を開発した。即ち、顕微鏡下で細胞から染色体/クロマチンを断片化させずに単離し、溶液条件を制御することで染色体/クロマチンを解きほぐしてクロマチンファイバーとし、これを展開して直線状の形態を取らせる事のできるマイクロ流体デバイスを開発した。このマイクロデバイス内では、取り出した染色体/クロマチンに対する免疫蛍光染色が可能となっている。ここで開発した手法は、個々の細胞中のゲノムに対する後天的修飾について直接調べるという1細胞エピゲノム解析への応用が期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)

【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】小児科学

【研究領域課題番号】23390272 (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 / エピゲノム / レット症候群 / MeCP2 / 遺伝子発現 / 修復治療 / 化合物 / バルプロ酸ナトリウム / 自閉症 / 神経疾患 / iPS / 遺伝子 / 治療 / ゲノム / 脳神経疾患 / 発現制御 / トランスレーショナルリサーチ

【研究成果の概要】

エピゲノムには、ゲノムにはない可逆性が存在する。そこで、エピゲノム異常に起因する発達障害疾患（Rett症候群）を対象にエピゲノム修復治療の可能性を検証した。当初、個々の遺伝子に作用する化合物の作製を予定したが、修復対象遺伝子が多数想定されたことから、グローバルな作用を有する化合物の探索を行った。その結果、本症に使用されている抗てんかん薬に多数の遺伝子を対象にしたエピゲノム修復を介した発現回復作用があることが神経培養細胞で判明した。さらにこの薬剤以上の作用を有する新規化合物を２種見いだした。この効果が新規に本症患者から作製したiPS細胞で確認できれば、本症の新たな治療薬候補になると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【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】応用獣医学

【研究領域課題番号】20380168 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

有害化学物質 / ゲノム / 発生・分化 / 環境 / 薬剤反応性 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

胎生期の環境因子が子どもやさらには成人してからの健康に与える影響が懸念されている。胎生期にダイオキシンに曝露され生まれた実験動物では、ベンツピレンなどの変異原物質による成熟後の化学発癌感受性が高まる。本研究ではマウスを用いて、変異原物質の代謝活性化を司る酵素CYP1A1遺伝子におけるDNAメチル化などのエピジェネティックメモリーが、周産期のダイオキシン曝露で変化すること、およびその分子機構の一部を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)

【研究分野】基礎ゲノム科学

【研究領域課題番号】20221008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム機能 / RNAサイレンシング / 転移因子 / 小分子RNA / RNAi / ゲノム進化 / エピゲネティクス / 生殖細胞 / 生殖幹細胞 / Argonaute / piRNA / ゲノム / 進化 / Piwi / Yb Body / エピジェネティックス / エピジェネティクス / 転位因子 / RNA サイレンシング / 脆弱X症候群

【研究成果の概要】

「転移因子とRNAサイレンシング機構の間の'軍拡競争'が複雑な遺伝子発現制禦を可能にするゲノムの進化をもたらした」という仮説の検証をショウジョウバエを用いて行った。その結果、転移因子の抑制機構が体細胞では遺伝子の発現制御にも密接に関与していること、そして、生殖細胞では生殖幹細胞-体細胞相互作用や卵形成過程における軸形成に関与していることを示唆する結果を得た。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】213,330千円 (直接経費: 164,100千円、間接経費: 49,230千円)

【研究分野】皮膚科学

【研究領域課題番号】19591325 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

皮膚腫瘍学 / 神経線維腫 / ゲノム / エピジェネティック / 悪性腫瘍 / グノム

【研究成果の概要】

神経線維腫症の発症における原因遺伝子および遺伝子発現制御領域の変異を含めゲノム全領域を網羅的に検索した。遺伝子発現制御部位のメチル化が原因であるとされるこれまでの仮説を裏づけるメチル化変異は確認されなかった。この知見は、これまでエピジェネティックな変異やゲノム上に見られる変異が腫瘍化や悪性転化の原因とされていた考えに一石を投じる事実であり、遺伝子の変異のみが原因ではないことを示唆する重要な知見となった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【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)