マウス胚性幹細胞分化に伴うゲノムの核内高次折り畳み構造変化の分子基盤

小鼠胚胎干细胞分化过程中基因组核高阶折叠结构变化的分子基础

• 批准号: 22870033
• 负责人: 平谷 伊智朗
• 金额: $ 2.01万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22870033/
• 关键词: 生物・生体工学; ゲノム; 遺伝子; 発生・分化

哺乳類発生過程において、未分化な胚細胞は分化に伴ってグローバルな染色体構造を変化させる。この構造変化は、細胞のエピジェネティックな変化を表象したものと考えられるがその意義は未だ不明である。私はこの構造変化が顕著に認められる染色体領域及び発生時期をゲノムワイドDNA複製タイミング解析とFISH及び電顕解析により検討した結果、マウスES細胞が後期epiblast様細胞(EpiSC細胞)に分化した時点で大きな染色体構造変化が起こることを見出した。本研究は、この変化がマウス初期発生における重要な分岐点であるという仮説に立脚し、その分子基盤の解明を目的とした。具体的には、マウスES細胞のEpiSC細胞への分化系を確立し、siRNA作製・導入の系を確立し、ES細胞のEpisc細胞への分化を阻害する因子をsiRNAスクリーニングにより同定することを目標に設定した。昨年度はsiRNA作製・導入の系を確立した。また実験的困難に伴い当初の予定を変更して雌胚性癌腫細胞のX染色体不活性化/再活性化を指標としてsiRNAスクリーニングを行うことを計画した。マウスES細胞のEpisc細胞への分化はX染色体不活性化を伴うが、私はX染色体不活性化がこの時期に起きる重要なクロマチン構造変化の一つと考えている。また、雌胚性癌腫細胞のX染色体不活性化の解除に伴って常染色体の核内配置も一部変化したため(FISH 解析)この培養系でグローバルな染色体構造変化が実際に起きていることが示唆された。ゆえに、この新たなスクリーニング計画は当初の研究目的に沿うものである。本年度は胚性癌腫細胞のX染色体不活性化/再活性化を人為的に引き起こして全ゲノム遺伝子発現のプロファイル変化を調べ、染色体構造変化に関与する可能性のある候補遺伝子をリストアップした。現在リストの上位70のsiRNAを作製し、表現型解析を行っている。

During mammalian development, undifferentiated embryo cells undergo differentiation accompanied by chromosome structure transformation. The structure of the cell is not clear. DNA replication analysis, FISH and electroanalysis were used to investigate the structure of ES cells and epiblast cells (EpiSC cells). This study is aimed at clarifying the molecular basis for the early development of the disease. The specific purpose of this study is to establish the differentiation line of ES cells, siRNA production, and introduction line, and siRNA production, and to determine the factors that inhibit ES cell differentiation. The siRNA system was established yesterday. The difficulty of achieving this goal is to change the initial schedule of X chromosome inactivation/reactivation in female embryonal cancer cells and to develop a strategy for this goal. The differentiation of ES cells and Episc cells is accompanied by X chromosome inactivation and X chromosome inactivation. The inactivation of X chromosome in female embryonal cancer cells was accompanied by a partial transformation of autosomal arrangement (FISH analysis), and the transformation of chromosome structure in cultured lines was initiated. The new project is designed to meet the original research objectives. This year, artificial X chromosome inactivation/reactivation in embryonal cancer cells has been initiated, and all candidate genes have been selected for the possibility of gene development, chromosome transformation, and chromosome structure transformation. Now, we have 70 siRNAs to produce and analyze phenotypes.

项目成果

Genome-Wide Dynamics of DNA Replication Timing Revealed by In Vitro Models of Mouse Embryogenesis-Implications for Higher-Order Genome Organization And Its Developmental Regulation

小鼠胚胎发生体外模型揭示的全基因组 DNA 复制时序动态——对高阶基因组组织及其发育调控的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: 政池知子;他;平谷伊智朗
• 通讯作者: 平谷伊智朗

Evolutionarily conserved replication timing profiles predict long-range chromatin interactions and distinguish closely related cell types

• DOI: 10.1101/gr.099655.109
• 发表时间: 2010-06-01
• 期刊: GENOME RESEARCH
• 影响因子: 7
• 作者: Ryba, Tyrone;Hiratani, Ichiro;Gilbert, David M.
• 通讯作者: Gilbert, David M.