Analysis of chromatin structural change leading to experience-dependent neuronal plasticity

分析导致经验依赖性神经元可塑性的染色质结构变化

• 批准号: 18J40121
• 负责人: 酒井 晶子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J40121/
• 关键词: コヒーシン; 抑制性ニューロン; クロマチン; ATAC-seq; PV細胞; 臨界期; 神経回路可塑性; ChIP-seq; コルネリア・デ・ランゲ症候群

こどもの脳の正常な発達には、経験により神経回路の可塑性が高まる「臨界期」が重要である。臨界期は遺伝子発現の変化を伴うが、その基盤となる細胞種特異的なクロマチン動態は、複雑なネットワークから成る生後の脳の解析の難しさからほとんど分かっていない。とりわけ、経験により発達して臨界期を開始させる抑制性ニューロン（パルブアルブミン陽性PV細胞）は、神経回路発達および精神疾患における重要性が示唆されながら、脳内の細胞数の少なさから遺伝子発現制御の研究が遅れている。本研究では、マウス大脳皮質からPV細胞を分取する系を確立し、発達段階を追ったPV細胞特異的な遺伝子発現解析を行うことで、臨界期にかけてPV細胞の発達を促す遺伝子群を同定してきた。また、遺伝子制御領域間の相互作用を司り発現制御に関わるコヒーシンに着目し、コヒーシン関連因子NipblのコンディショナルノックアウトマウスではPV細胞の成熟に必要な遺伝子発現変化に異常があることを見出した。本年度はさらに遺伝子制御領域の情報を得るために、PV細胞特異的なATAC-seq解析を行い、PV細胞で臨界期に見られるオープンクロマチン領域の形成にNipblが関与することを明らかにした。また、経験によりPV細胞を発達させる転写因子Otx2の臨界期におけるゲノム結合領域の多くが、PV細胞のオープンクロマチン領域と重なっていた。これらの結果から、経験によるPV細胞の発達には、Otx2およびコヒーシンを介したクロマチン構造の制御が必要であると考えられる。さらに本年度、少数の細胞からクロマチン因子のゲノムワイド解析を行えるCUT&Tag法を導入・確立した。今後、臨界期に特異的なエンハンサー等の制御領域、およびその制御におけるコヒーシンの役割の解析を進め、これまで分かっていなかったPV細胞の発達や精神疾患に関わる遺伝子発現制御機構を明らかにしていく。

The plasticity of the normal circuit and the plasticity of the circuit are high and the "critical period" is important. The critical period and the changes in the critical period and the changes in the condition and the base plate and cell species-specific dynamics of the cell species , complex 雑なネットワークから成る生后の脳のanalytic の多しさからほとんど分かっていない.とりわけ, 経験により発达してcritical period をstart させる inhibitory ニューロン (パルブアルブミン positive PV cells) は, 神経circuit発达およびMENTAL DISORDERS におけるImportance がshows instigation されながら、焳内の少 なさから 伝子発発行の研究 がれている. In this study, the PV cells of the large cortical cortex were isolated, the lines were established, and the PV cells were specific in each stage. The analysis of the な缝子発 present を row う こ と で, the critical period PV cells の発达 を す 伝子発 同定してきた.また, the interaction between the control areas of the remaining child, the control factor NipblのコンディショナルノックアウトマウスではPV cells It's necessary to be familiar with it and it's necessary to change it. It's abnormal and it's obvious. This year's information on the field of control of PV cells has been obtained, and PV cell-specific ATAC-seq analysis has been carried out, P The critical period of V cells is formed by the formation of the critical period of the V cell.また、経験によりPV cells を発达させる転WRITE factor Otx2's critical period におけるゲノムCombined domain の多くが, PV cell のオープンクロマチン domain と重なっていた.これらのRESULTSから、経験によるPV cellsの発达には、Otx2およびコヒーシンを Introduction したクロマチン Structure のcontrol が Required であると卡えられる. This year, the introduction and establishment of the CUT&Tag method for analysis of a small number of cell factors was carried out this year. From now on, the special control areas of the critical period, such as the control area of なエンハンサー, and the control field of およびそのcontrol, will be analyzed and advanced. , これまで分かっていなかったPV cell の発达 に关わる伝子発existing control organization を明らかにしていく for mental illness.

项目成果

経験による脳の発達に必須な抑制性介在ニューロンにおける転写制御

通过经验对大脑发育至关重要的抑制性中间神经元的转录调节

• 发表时间: 2018
• 作者: 酒井 晶子;中戸 隆一郎;凌 一葦;侯 旭濱;原 範和;柳川 右千夫;桑野 良三;奥田 修二郎;白髭 克彦;杉山 清佳
• 通讯作者: 杉山 清佳

生後脳の経験依存的なニューロン発達へのコヒーシンの関与

粘连蛋白参与出生后大脑中经验依赖性神经元发育

• 发表时间: 2019
• 作者: 酒井晶子;中戸隆一郎;白髭克彦;杉山清佳
• 通讯作者: 杉山清佳

Regulation of chromatin structure by cohesin during juvenile cortical development

幼年皮质发育过程中粘连蛋白对染色质结构的调节

• 发表时间: 2019
• 作者: Ito TY;Sakamoto Y;Lhagvasuren B;Kinugasa T;Shinoda M;丹羽康貴;丹羽康貴;Sakai A. Nakato R. Peters H. Shirahige K. Sugiyama S.
• 通讯作者: Sakai A. Nakato R. Peters H. Shirahige K. Sugiyama S.

Role of cohesin loader in experience-dependent development of interneuron in juvenile brain

黏连蛋白装载机在青少年大脑中间神经元经验依赖性发育中的作用

• 发表时间: 2020
• 作者: Ohnishi T;Kiyama Y;Arima-Yoshida F;Kadota M;Ichikawa T;Yamada K;Watanabe A;Ohba H;Tanaka K;Nakaya A;Horiuchi Y;Iwayama Y;Toyoshima M;Ogawa I;Shimamoto-Mitsuyama C;Maekawa M;Balan S;Arai M;Miyashita M;Toriumi K;et al.;Sakai A. Nakato R. Peters H. Shirahige K. Sugiyama S
• 通讯作者: Sakai A. Nakato R. Peters H. Shirahige K. Sugiyama S

生後脳の経験依存的な抑制性ニューロン発達におけるコヒーシンローダーの役割

粘连蛋白装载机在出生后大脑经验依赖性抑制神经元发育中的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: 酒井 晶子;中戸 隆一郎;Heiko Peters;白髭 克彦;杉山 清佳
• 通讯作者: 杉山 清佳