CTCFが制御する初期胚発生のゲノム３次元構造変化と遺伝子制御機構の解明

阐明CTCF调控的早期胚胎发育过程中的3D基因组结构变化和基因控制机制

基本信息

批准号：
22K15037
负责人：
久保直樹
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

マウス初期胚発生における、ゲノム３次元構造の変化を解析するため、今年度は高解像度シングルセルHi-Cの技術開発に取り組んだ。初期胚形成過程での２細胞、４細胞、８細胞、桑実胚を回収し、マウスピペットで一細胞にばらした後に、ライブラリ作成を行なった。その過程では、一細胞から得られるライブラリ収量、シークエンス情報量が不十分であることが多く、現在数十から数百細胞レベルでのライブラリ作成も進めている。ライブラリ作成過程では、DNAの断片化、平滑末端化、ライゲーション、そしてそれらのステップを経る度に、その酵素活性を不活性化する操作など、あらゆるステップで反応を十分行う必要があるが、通常の体細胞と違い、細胞質が格段に厚いため、条件検討を進めている。一方で、米国で開催されたCold spring harbor meetingに出席した際、シークエンス情報量が少なくてもデータ解析で高精度のHi-Cピーク抽出ができるよう、深層学習を用いた解析法に触れ、その開発者とコンタクトをとり、現在、共同研究を協議中である。今年度は、初期胚以外にもES細胞を用いた研究も行なっており、遺伝子制御に必須のゲノム３次元構造であるエンハンサー・プロモーター相互作用について、エンハンサー形成に重要なヒストン修飾のH3K4me1の制御機構と、ゲノム３次元構造の関連を調べている。H3K4me1修飾酵素活性を持つMLL3/4のエンハンサー・プロモーター相互作用における役割を明らかにする中で、他にMLL2においてもそのエンハンサー形成に重要な役割を明らかにしている。

为了分析小鼠早期胚胎发育过程中基因组三维结构的变化，今年我们致力于高分辨率单细胞Hi-C技术的开发。收集胚胎发生早期的2细胞、4细胞、8细胞和桑葚胚，并使用小鼠移液器将其分离成单细胞，然后建立文库。在这个过程中，从单个细胞获得的文库产量和序列信息量往往不足，因此我们目前正在创建数十至数百个细胞水平的文库。在文库创建过程中，每个步骤都需要进行足够的反应，例如DNA片段化、平端形成、连接以及在每个步骤之后使酶活性失活的操作。与体细胞不同，细胞质很多。更厚，所以我们目前正在调查情况。另一方面，当我参加在美国举行的冷泉港会议时，我遇到了一种利用深度学习的分析方法，即使在少量序列信息的情况下，也可以通过数据分析实现高精度的 Hi-C 峰提取。我们已经联系了开发商，目前正在讨论联合研究。今年，除了早期胚胎之外，我们还使用ES细胞进行研究，我们正在研究H3K4me1（一种对增强子形成重要的组蛋白修饰）的控制机制，涉及增强子-启动子相互作用，这是增强子的三维结构。我们正在研究它与基因组三维结构之间的关系。在阐明具有H3K4me1修饰酶活性的MLL3/4在增强子-启动子相互作用中的作用的同时，我们还揭示了MLL2在增强子形成中的重要作用。