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

基本信息

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

项目摘要

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。

哺乳动物细胞的长染色体DNA由数百kb到几百kb到几个MB碱基对的镶嵌结构组成，在细胞分裂周期的S期的特定时间（时机）中复制，并在基因组稳定性，细胞分化和细胞功能中起着染色体建筑单位的重要作用，但构造原理和这些是这些是这些的构建原理和对照。在这项研究中，我们旨在使用Screpli-Seq方法，该方法分析单个细胞中的复制域，以显示“核染色体功能域”的实体，并确定其形成中涉及的未知基因组序列并阐明其作用。为了确定构建活性染色质结构域所需的最小基因组单元并识别确定域边界的序列，进行了研究以识别影响域级复制时间的基因组序列。涉及早期复制结构域形成ATP依赖性梵天相关因子（BAF）染色质重塑复合物亚基BAF250A和BRG1的因素被广泛分为多个BRG1结合位点，使用BAF敏感的早期复制域中使用的每个基因组和CRIS9的变为均具有CRIS/CASPRICS 9的识别性较敏感的brg1结合位点。 screppli-seq方法。我们进行了一项重建实验，其中一个简短的缺失序列证实了转向晚期复制的转变，插入了晚期复制域，但没有发生重大变化，揭示了复制域形成机制的复杂性，这对于初始复制域的形成是必要的，但不足以揭示其他可能存在的元素可能存在。尝试了另一种方法，例如删除域边界区域。作为一项相关研究，我们发现涉及脂肪细胞中的多个基因的复制时间早点早期变化，然后在分化为脂肪细胞之前，并显示了复制域在细胞分化中的作用。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
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发表时间：
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通讯作者：
伊藤克