ショウジョウバエにおけるポリコーム群及びトリソラックス群の核内動態の解析

果蝇多梳类群和三胸类群的核动力学分析

• 批准号: 17770004
• 负责人: 林 陽子
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17770004/
• 关键词: 発現制御; 細胞・組織; 遺伝子; 生体分子; 核; ヒストン; ポリコーム; 不活性(ヘテロ)クロマチン

ポリコーム群およびトリソラックス群はショウジョウバエのホメオティック変異の研究から発見され、現在では、発生、形態形成、細胞増殖、エピジェネティック制御など幅広い生命現象に関わっていることが示されつつある。ポリコーム群は不活性クロマチン状態の維持に関わるヒストン修飾、トリソラックス群は遺伝子の活性化に関わるヒストン修飾という役割をもち、互いに拮抗することによって遺伝子の発現が制御されている。当初、本研究では、ショウジョウバエの胚および羽の発生過程におけるポリコーム因子の、FRAP解析を用いた核内動態についての解析を主な目的に掲げたが、同様の実験がArndt-Jovinらによって報告された。そこで、ポリコーム群およびトリソラックス群によって調節されるヒストンにおける修飾状態と、ゲノム領域についての関係に焦点を絞り研究を進めた。具体的には、発現が活性化される遺伝子または不活性化される遺伝子領域のヒストン修飾の関係を明らかにするために、クロマチン免疫沈降法(ChIP)を用いた解析を行った。これまでの報告ではヒストンH3のリジン4番目メチル化は一括りに転写活性を示す指標とされたが、本研究によって、メチル化の修飾の数(モノ・ジ・トリ)によって、結合する遺伝子領域の傾向が少しずつ異なることが示唆された。同様にアセチル化でも、プロモーター領域に結合する修飾と、活性化している遺伝子領域全体に渡って結合する修飾があることがわかった。また、ヘテロクロマチンの指標であるヒストンH3リジン9番目のメチル化は、不活性化修飾に特異的に結合することを確認した。これらの結果をまとめた論文は現在、投稿準備中である。また、クロマチン免疫沈降の技術を踏まえ、さらにヒストンの修飾をゲノムレベルで明らかにするために、タイリングアレイによる解析を行っている。複数の抗体で良好な結果を得ており、こちらも論文投稿に向けて準備中である。今後、ChIP-タイリングアレイを用いるヒストン修飾とポリコーム群・トリソラックス群との関係、及びその発生・分化に伴うダイナミクスを明らかにしたいと考えている。

多梳类群和三胸类群是通过对果蝇同源突变的研究发现的，现在被证明参与广泛的生物现象，包括发育、形态发生、细胞增殖和表观遗传调控。多梳基团在参与维持染色质失活状态的组蛋白修饰中发挥作用，三胸基团在与基因激活相关的组蛋白修饰中发挥作用，通过相互竞争来控制基因表达。最初，本研究的主要目的是使用 FRAP 分析来分析果蝇胚胎和翅膀发育过程中 Polycomb 因子的核动力学，但 Arndt-Jovin Ta 等人报道了类似的实验。因此，我们的研究重点是Polycomb和Trithorax组调控的组蛋白修饰状态与基因组区域之间的关系。具体来说，我们使用染色质免疫沉淀 (ChIP) 进行分析，以阐明表达激活或失活的基因中组蛋白修饰之间的关系。在之前的报道中，组蛋白H3第4个赖氨酸的甲基化被认为是转录活性的一个指标，但在本研究中，我们发现甲基化修饰（单和双）的数量决定了结合基因有人认为趋势略有不同。类似地，通过乙酰化，发现一些修饰结合到启动子区域，而另一些修饰结合到整个激活的基因区域。我们还证实，组蛋白 H3 赖氨酸 9 的甲基化（异染色质的指示剂）特异性结合失活修饰。目前正在准备提交一份总结这些结果的论文。此外，基于染色质免疫沉淀技术，我们正在使用平铺阵列进行分析，以进一步阐明基因组水平的组蛋白修饰。多种抗体已经取得了很好的结果，我们也准备投稿。将来，我们希望使用 ChIP-tiling 阵列来阐明组蛋白修饰与多梳和三胸群之间的关系，以及与其发育和分化相关的动态。