Elucidation of the construction principle of animal cell chromosomes and their control mechanism

阐明动物细胞染色体的构建原理及其调控机制

• 批准号: 21K05503
• 负责人: 奥村 克純
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05503/
• 关键词: 哺乳類染色体; DNA複製; クロマチン; 複製タイミング; 染色体構築原理; 細胞分化; 染色体; エピジェネティクス; 動物細胞

哺乳類細胞の長大な染色体DNAは，細胞分裂周期S期の特定の時間(タイミング)で複製する数百kbから数Mb塩基対程度のまとまり(複製ドメイン)のモザイク構造でできており，染色体の構築単位としてゲノムの安定性や細胞分化，細胞機能などで重要な役割を担うが，その構築原理と制御はわかっていない。本研究では，単一細胞で複製ドメインを解析するscRepli-seq法を用いて「核内染色体機能ドメイン」の実体を示し，その形成に関わる未知のゲノム配列を同定し，その役割を明らかにすることを目指している。活性型クロマチンドメイン構築に必要な最小のゲノム単位の決定とドメインの境界を決定している配列を同定するために，ドメインレベルの複製タイミングに影響を与えるゲノム配列を同定すべく研究を進めた。初期複製ドメイン形成に関与する因子ATP依存性のBrahma-associated factor (BAF) クロマチンリモデリング複合体サブユニットBAF250aおよびBrg1について，同定したBAF感受性初期複製ドメイン内に存在する複数のBrg1結合部位を複数個に大きく分け，CRISPR/Cas9システムを用い，それぞれのゲノム領域を欠失させた変異体を作製して，scRepli-seq法で複製タイミングを解析した。後期複製へのシフトを確認した一つの短い欠失配列を，後期複製ドメインに挿入する再構成実験を行ったが大きな変化は起こらず，このエレメントは初期複製ドメインの形成に必要であるが十分ではなく，他の要素が存在する可能性という，複製ドメイン形成メカニズムの複雑さが明らかになった。ドメイン境界領域の欠失を行うなど，別のアプローチを試みている。関連研究として，脂肪細胞への分化に先行して，脂肪蓄積に関わる複数の遺伝子の複製タイミングが初期に変化することを見出し，複製ドメインの 細胞分化における役割を示した。

Mammalian cells grew up の は な chromosomal DNA, cell division cycle S period の の specific time (タ イ ミ ン グ) で copy す る hundreds of KB か ら several Mb salt base level seaborne の ま と ま り (copy ド メ イ ン) の モ ザ イ ク tectonic で で き て お り, chromosome の build 単 a と し て ゲ ノ ム の stability や cell differentiation, Cell function な ど で cut を bear important な service う が, そ の constructing principle と suppression は わ か っ て い な い. This study で は 単 a cell で copy ド メ イ ン を parsing す る scRepli を seq method with い て chromosome function inside the nuclear ド メ イ ン "の be body を し, そ の form に masato わ る unknown の ゲ ノ ム match column を with し, そ の" を cut Ming ら か に す る こ と を refers し て い る. Activity type ク ロ マ チ ン ド メ イ ン build に な minimum necessary の ゲ ノ ム 単 の determine と ド メ イ ン の realm を decided し て い る match column を with fixed す る た め に, ド メ イ ン レ ベ ル の copy タ イ ミ ン グ に influence を and え る ゲ ノ ム match column を be す べ を く research into め た. Early replication ド メ イ ン form に masato and す る factor ATP dependency の Brahma - associated factor (BAF) ク ロ マ チ ン リ モ デ リ ン グ complex サ ブ ユ ニ ッ ト BAF250a お よ び depletion に つ い て, With fixed し た BAF susceptibility early replication ド メ イ ン に exist within す る plural の depletion combining site を plural に big き く け, CRISPR/Cas9 シ ス テ ム を い, そ れ ぞ れ の ゲ ノ を owe ム field loss さ せ た - variant を cropping し て, scRepli - seq method で copy タ イ ミ ン グ を parsing し た. Late replication へ の シ フ ト を confirm し た a つ の short い owe mismatch を, late replication ド メ イ ン に scions into す る form again be 験 を line っ た が big き な variations change since は こ ら ず, こ の エ レ メ ン ト は early replication ド メ イ ン の に necessary で あ る が very で は な く, he の elements が す る possibility と い う, Copy ドメ ドメ 雑さが to form メカニズム ら to replicate 雑さが Ming ら になった になった. Youdaoplaceholder0 うな realm realm realm realm realm realm realm realm deficiency を line うな うな, do not <s:1> アプロ チを チを try みて る る. Masato even study と し て, fat cells へ の differentiation に first し て, fat accumulation に masato わ る plural の heritage 伝 son の copy タ イ ミ ン グ が early に variations change す る こ と を see し, copy ド メ イ ン の cell differentiation に お け cut を る service in し た.

项目成果

CRISPR/Cas9を用いたクロマチンドメイン形成に関わるシスエレメントの探索

使用 CRISPR/Cas9 搜索参与染色质结构域形成的顺式元件

• 发表时间: 2023
• 作者: 坂本 萌;鈴木 梨乃;奥村 克純;竹林 慎一郎
• 通讯作者: 竹林 慎一郎

CRISPR/Cas9 を用いた複製ドメイン形成に関わるシスエレメントの探索

使用 CRISPR/Cas9 搜索参与复制域形成的顺式元件

• 发表时间: 2021
• 作者: 鈴木梨乃;奥村克純;竹林慎一郎
• 通讯作者: 竹林慎一郎

158.Reorganization of the DNA replication landscape during adipogenesis is closely linked with adipogenic gene expression

158.脂肪形成过程中DNA复制景观的重组与脂肪形成基因表达密切相关

• DOI: 10.1242/jcs.260778
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Cell Science
• 影响因子: 4
• 作者: Takuya Hayakawa;Asashi Yamamoto;Taiki Yoneda;Sakino Hori;Nanami Okochi;Kazuhiro Kagotani;Katsuzumi Okumura;and Shin-ichiro Takebayashi
• 通讯作者: and Shin-ichiro Takebayashi

動物細胞ゲノムの構造・核内動態とその制御に関する分子細胞生物学的研究

动物细胞基因组结构、核动力学及其调控的分子细胞生物学研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamasaki Yukiyo;Sumioka Hiroka;Takiguchi Mayu;Uemura Takuya;Kihara Yuka;Shinya Tomonori;Galis Ivan;Arimura Gen‐ichiro;奥村克純
• 通讯作者: 奥村克純