細胞分化における高次遺伝子発現制御機構ネットワークの解明

阐明细胞分化过程中高阶基因表达控制机制的网络

基本信息

批准号：
20016020
负责人：
大川恭行
金额：
$ 4.99万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究プロジェクトでは筋分化において、これらの各イベントが複数のグループ遺伝子ごとにまとまって同調的に制御されていることを見出してきた。これらの骨格筋特異的な遺伝子はゲノム上にランダムに位置していた。このことは、これらの遺伝子群を時期特異的に一括して発現調節する高次のクロマチン構造制御システムが細胞内に存在する事を示唆する。我々はギガシークエンサーを応用した新たなアプローチを樹立し、バイアスなしにゲノムワイドなジーンクラスタリング現象の把握が可能となった。まず、両端がユニークにマウスゲノム上にマッピングされたものを解析対象としたところ、全読み取りタグ1500万に対し、700-800万のタグが該当した。これを遺伝子座近接情報として、解析を進めることとした。骨格筋分化サンプルとして、C2C12細胞を分化刺激し経時的に回収したものと、コントロールとしてNIH3T3を非筋肉細胞として用いた。その結果、骨格筋分化段階特異的な遺伝子座近接部位がゲノム上に存在すること、その多くが遺伝子のプロモーターもしくは他の制御領域に位置していることが明らかとなった。また、逆に細胞を問わず、常に他の遺伝子と近接している領域が存在しておりこれら領域がさまざまな遺伝子群の発現制御に関わっていることが示唆された。また興味深いことに現在アノテーション情報が付与されていない一方で、他の動物種であるヒト、ラットで保存性が高い領域が多く同定された。また、可視化による検討としてDNA-FISH により遺伝子座近接の検証を行った。予備実験の結果近接が3Cによって確認された筋クレアチンキナーゼ遺伝子座と筋アクチン1の遺伝子座の近接について評価した。その結果、骨格筋細胞のみ、両遺伝子座の近接が2-4%の割合で確認できたのに対し、非筋系ではゼロであった。次にこの形成にかかわる因子を探索したところ、Brg1クロマチンリモデリング因子の活性化を抑止した細胞では遺伝子近接現象が消失し、且つ骨格筋分化も抑制された。以上のことから、遺伝子座近接現象がクロマチン構造変換と密接に関わりながら骨格筋分化を制御していることが示唆された。

该研究项目发现，在肌肉分化中，这些事件中的每一个都是由多组基因同步控制的。这些骨骼肌特异性基因随机位于基因组上。这表明细胞内有一个高阶染色质结构控制系统，该系统以时间特定的方式调节这些基因组。我们已经建立了一种使用GigaseQuencer的新方法，使我们能够理解全基因组基因聚类现象而没有偏见。首先，当对小鼠基因组进行分析，两端的独特映射时，发现了7-8百万个标签，而读取标签则为1500万。这被用作该基因座的特写信息，并进行了分析。将C2C12细胞分化并随着时间的流逝收集，作为骨骼肌分化样品，NIH3T3用作非肌肉细胞作为对照。结果表明，骨骼肌分化阶段特异性基因座近端位点存在于基因组上，其中许多位于基因的启动子或其他调节区域。相反，有人建议区域始终接近其他基因，无论细胞如何，这些区域都参与了各种基因组表达的调节。有趣的是，尽管目前尚无注释信息，但在其他动物，人类和大鼠中已经确定了许多具有高保护特性的区域。此外，作为一项可视化研究，使用DNA-Fish验证了基因座的接近度。进行了初步实验，以评估肌肉肌酸激酶基因座和肌肉肌动蛋白1基因座的接近性，在那里通过3C确认了接近度。结果，仅确认骨骼肌细胞在两个基因座之间以2-4％的速度靠近，而非肌肉系统为零。接下来，我们搜索了这种形成中涉及的因素，发现抑制BRG1染色质重塑因子激活的细胞消失了，并且骨骼肌分化也被抑制。以上表明该基因座的接近性与染色质结构转化密切相关，并控制骨骼肌分化。