転写反応の「場」の超解像イメージングによる新規エンハンサー作用機序の解明

通过转录反应“场”的超分辨率成像阐明新型增强子作用机制

基本信息

批准号：
21K20627
负责人：
川崎洸司
金额：
$ 1.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-08-30 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ショウジョウバエ初期胚を用いて、エンハンサー活性と転写因子の時空間的な動態を一細胞レベルの解像度でライブ計測できる実験系の構築を目指した。まず、内在性転写因子とのクロストークを避けつつエンハンサー活性をよりシンプルに評価するために、ウイルス由来の外来転写因子VP16をショウジョウバエ初期胚中に発現させ、MS2レポーター配列近傍にテザリングした。興味深いことにレポーター配列から10 kbも離れたゲノム領域にVP16をテザリングするだけで標的遺伝子から明瞭な転写バーストが引き起こされた。その他にも転写メディエーターのサブユニットをテザリングすることでも同様に標的遺伝子の転写が活性化された。これらの結果は、遠位エンハンサー活性の発揮には転写因子単独のテザリングのみで十分である可能性を示唆しており、エンハンサーの作用動態を考える上で重要な知見となり得ると考えられる。また、上記で作製したMS2レポーター系と超解像顕微鏡技術を組み合わせることで、VP16タンパク質の核内動態とエンハンサー活性を同時に可視化することに成功した。転写バーストが引き起こされる際にはエンハンサー上において一過的にVP16タンパク質のクラスターが生じており、その濃縮度は転写バーストの強度と強く相関していることが明らかとなった。

在这项研究中，我们的目的是构建一个实验系统，可以使用早期果蝇胚胎以单细胞分辨率实时测量增强子活性和转录因子的时空动态。首先，为了更简单地评估增强子活性，同时避免与内源转录因子的串扰，我们在早期果蝇胚胎中表达病毒源性外源转录因子VP16，并将其连接在MS2报告序列附近。有趣的是，将 VP16 连接到距报告序列 10 kb 的基因组区域会引发靶基因的明显转录爆发。其他转录介质的束缚亚基也激活靶基因的转录。这些结果表明，单独转录因子的束缚可能足以发挥远端增强子活性，并且在考虑增强子的作用动力学时可能是一个重要的发现。此外，通过将上述创建的MS2报告系统与超分辨率显微镜技术相结合，我们成功地同时可视化了VP16蛋白的核内动态和增强子活性。结果表明，当触发转录爆发时，增强子上会瞬时产生VP16蛋白簇，并且富集程度与转录爆发的强度密切相关。