クロマチン構造の変化とその維持による遺伝子状態のエピゲノム性調節とその伝達

基因状态的表观基因组调控及其通过染色质结构变化及其维持的传递

基本信息

批准号：
13206035
负责人：
清水章
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

数多くの遺伝子が協調して働き、細胞が機能を果たすためには、クロマチンあるいは染色体の部分構造が変化する必要がある。本研究では、転写抑制を解除すると標的遺伝子の核内局在が変化するか、胎児性と成体性幹細胞の間では異なった形で保持されている遺伝子組換えの特異性がヒストンのアセチル化によって制御されているかなどを解析し、遺伝子状態のエピゲノム性制御の実体を明らかにしようと試み、以下の成果をえた。(1)ヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤(TSA)の効果によってKRAZ-1、2やKAP-1の核内局在様式と転写抑制が同時に変調されることを、共焦点レーザー顕微鏡観察ならびに転写活性測定で確認した。また、この局在様式の変化に伴うクロマチン状態の変化には新たな転写が必要であることを見い出した。(2)胎児胸腺組織培養系で胎児由来、成体由来の血液幹細胞をTリンパ球へ分化させ、γδ型T細胞のV断片遺伝子の組換え選択性が、アセチル化ヒストンを多く含むクロマチンへの移行様式に相関していることを、抗アセチル化ヒストン抗体によるChIP法によって確認した。(3)上記組織培養系にTSAを添加することにより、クロマチン活性化様式、すなわち組換え標的遺伝子特異性が変調され、成体由来血液幹細胞から胎児特異的V断片の組換えを起こした細胞を誘導できた。これは、組換え標的遺伝子特異性というエピゲノム性調節の実体がヒストンアセチル化によって担われていることを意味している。転写の脱抑制によるヘテロクロマチン領域からの離脱の発見は、制御される遺伝子の側の動き(場の移動)によって遺伝子の転写状態が変化するという新規の概念をもたらした。組換え標的遺伝子の特異性調節がヒストンアセチル化制御によって担われていることの発見は、エピゲノム性調節の実体を世界に先駆けて明らかにしたものである。

为了使许多基因协同工作并使细胞发挥其功能，染色质或染色体的部分结构必须发生变化。在这项研究中，我们证明释放转录抑制会改变靶基因的核定位，或者组蛋白乙酰化会改变基因重组的特异性，这在胎儿干细胞和成体干细胞之间保持不同，我们分析了它是否受到调节并试图澄清。表观基因组控制基因状态的现实，并获得了以下结果。 (1) 共聚焦激光显微镜观察和转录研究表明，KRAZ-1、2和KAP-1的核定位模式和转录抑制同时受到组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)的作用的调节，并通过活性测量证实。我们还发现，伴随着定位模式的变化，染色质状态的变化需要新的转录。 (2)胎儿来源和成人来源的血液干细胞在胎儿胸腺组织培养系统中分化为T淋巴细胞，γδ型T细胞的V片段基因的重组选择性转移至富含乙酰化组蛋白的染色质。使用抗乙酰化组蛋白抗体通过 ChIP 证实了相关性。 (3)通过在上述组织培养体系中添加TSA，调节染色质激活模式，即重组靶基因特异性，从成体来源的造血干细胞中诱导出经过胎儿特异性V片段重组的细胞我能够做到。这意味着组蛋白乙酰化负责重组靶基因特异性的表观基因组调控。由于转录抑制而从异染色质区域退出的发现引发了一个新概念，即基因的转录状态由于受调节基因一侧的运动（场运动）而改变。组蛋白乙酰化控制介导重组靶基因特异性调控的发现，在国际上首次揭示了表观基因组调控的现实。