エピジェネティック制御におけるヒストンバリアントＨ２Ａ．Ｚアセチル化の機能解析

クロマチン構造の変換には、通常のヒストンに代わってヌクレオソーム中に導入されるヒストンバリアントが重要な枠割を果たすことが知られている。ヒストンバリアントH2A.Zは酵母からヒトにまで進化的に高度に保存されたヒストンバリアントであり、生物学的に重要な機能を持つと考えられている。これまでの研究により、H2A.ZのN末端ヒストンテールはアセチル化修飾を受けることが報告されていたが、その機能は不明であった。本研究室ではこれまでに、遺伝子破壊細胞の樹立が可能な培養細胞ニワトリDT40細胞を用いることによって、H2A.Z遺伝子破壊(H2A.Z KO)細胞を樹立した。昨年度の研究によって、H2A.Z KO細胞に対して外来生H2A.Z遺伝子を安定発現させることで、H2A.Z KO細胞の表現型を相補することを利用した「遺伝学的機能相補系」を樹立し、H2A.Zへのアセチル化修飾は転写制御特異的に寄与することを示した。本年度はこの細胞生物学的解析を用いて、H2A.Zアセチル化修飾の転写制御への寄与をさらに詳細に解析した。具体的には、野生型H2A.Z (wtH2A.Z)、アセチル化修飾の起こらないH2A.Z (5KR-H2A.Z)を安定発現するH2A.Z KO細胞を樹立し、細胞外刺激によって転写が誘導されるEGR1遺伝子に着目して解析を行った。クロマチン免疫沈降解析によりEGR1遺伝子領域のアセチル化H2A.Zの存在量を比較したところ、細胞外刺激後にアセチル化H2A.Zの存在量が増加することが示された。重要なことに、EGR1遺伝子の転写誘導はwtH2A.Z発現細胞では観察されたが、5KR-H2A.Z発現細胞では観察されなかった。これらの結果より、H2A.Zアセチル化修飾は転写誘導において重要な機能を持つことが示唆された。

クロマチン構造の変換には、通常のヒストンに代わってヌクレオソーム中に導入されるヒストンバリアントが重要な枠割を果たすことが知られている。ヒストンバリアントH2A.Zは酵母からヒトにまで進化的に高度に保存されたヒストンバリアントであり、生物学的に重要な機能を持つと考えられている。これまでの研究により、H2A.ZのN末端ヒストンテールはアセチル化修飾を受けることが報告されていたが、その機能は不明であった。本研究室ではこれまでに、遺伝子破壊細胞の樹立が可能な培養細胞ニワトリDT40細胞を用いることによって、H2A.Z遺伝子破壊(H2A.Z KO)細胞を樹立した。昨年度の研究によって、H2A.Z KO細胞に対して外来生H2A.Z遺伝子を安定発現させることで、H2A.Z KO細胞の表現型を相補することを利用した「遺伝学的機能相補系」を樹立し、H2A.Zへのアセチル化修飾は転写制御特異的に寄与することを示した。本年度はこの細胞生物学的解析を用いて、H2A.Zアセチル化修飾の転写制御への寄与をさらに詳細に解析した。具体的には、野生型H2A.Z (wtH2A.Z)、アセチル化修飾の起こらないH2A.Z (5KR-H2A.Z)を安定発現するH2A.Z KO細胞を樹立し、細胞外刺激によって転写が誘導されるEGR1遺伝子に着目して解析を行った。クロマチン免疫沈降解析によりEGR1遺伝子領域のアセチル化H2A.Zの存在量を比較したところ、細胞外刺激後にアセチル化H2A.Zの存在量が増加することが示された。重要なことに、EGR1遺伝子の転写誘導はwtH2A.Z発現細胞では観察されたが、5KR-H2A.Z発現細胞では観察されなかった。これらの結果より、H2A.Zアセチル化修飾は転写誘導において重要な機能を持つことが示唆された。