飢餓条件下でのヒストンメチル化酵素ｄＧ９ａの標的遺伝子と代謝経路の網羅的解析

饥饿条件下组蛋白甲基转移酶dG9a靶基因及代谢途径综合分析

• 批准号: 15J09748
• 负责人: 嶋路 耕平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09748/
• 关键词: dG9a; エピジェネティクス; 飢餓ストレス; オートファジー; ショウジョウバエ; G9a

前年度の研究により、ヒストンメチル基転移酵素であるdG9aは飢餓ストレス限定的に個体の生存に寄与することが明らかとなった。また、RNA-seq解析およびメタボローム解析の結果をもとにして、dG9aは飢餓条件下でオートファジーを活性化することを明らかにした。しかし、その調節メカニズムは明らかとなっていなかった。本年度の研究では、RNA-seq解析で同定された標的候補遺伝子Atg8aについて、抗dG9a抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を行ったところ、Atg8aのプロモーター領域へのdG9aの結合は観察されなかった。また、dG9aのH3K9メチル化酵素活性のコアドメインを欠失させたタンパク質(dG9aΔ)および、通常のdG9aを過剰発現させた系統で、飢餓条件下における生存率を比較したところ、dG9aを過剰発現させた系統で、コントロールに比べて飢餓耐性が上昇した。興味深いことに、dG9aΔを過剰発現させた系統でも同様の飢餓耐性の上昇が引き起こされた。このことから、dG9aは酵素活性非依存的に目的遺伝子を発現調節し、オートファジー遺伝子の発現を間接的に調節して、飢餓条件下のオートファジー活性を制御しているということが示唆された。これらの結果については国際誌に現在投稿中である。さらに、飢餓条件下のdG9a欠失変異系統を用いたRNA-seq解析の結果を基にして、飢餓条件下でdG9aはスクロースを受容する味覚受容体の遺伝子発現を調節していることを明らかにした。行動学的手法を用いることにより、dG9aの発現が飢餓条件下で減少すると、それによって味覚の感受性が増加し、餌を求めて行動量が増加するということを明らかにした。つまり、dG9aは飢餓条件下の個体の味覚感受性や行動を決定するマスター遺伝子としてはたらいているということを明らかにした。これらの結果については国際誌に現在投稿中である。

去年进行的研究表明，dG9a（一种组蛋白甲基转移酶）在饥饿应激下以有限的方式促进个体的生存。此外，根据RNA-seq分析和代谢组学分析的结果，我们发现dG9a在饥饿条件下激活自噬。但监管机制尚不明确。在今年的研究中，我们使用抗dG9a抗体对通过RNA-seq分析鉴定出的目标候选基因Atg8a进行染色质免疫沉淀，没有观察到dG9a与Atg8a启动子区域的结合。此外，我们还比较了 dG9a (dG9aΔ) 的 H3K9 甲基转移酶活性核心结构域被删除的蛋白质与正常 dG9a 过表达的菌株之间的饥饿条件下的存活率，与测试的品系相比，饥饿耐受性有所增加。控制。有趣的是，在过度表达 dG9aΔ 的品系中，饥饿耐受性也出现了类似的增加。这表明dG9a以酶活性无关的方式调节靶基因的表达，间接调节自噬基因的表达，从而控制饥饿条件下的自噬活性。这些结果目前正在提交给一家国际期刊。此外，根据在饥饿条件下使用dG9a缺失突变株进行的RNA-seq分析的结果，我们发现dG9a在饥饿条件下调节接受蔗糖的味觉受体的基因表达。使用行为方法，我们发现，当饥饿条件下 dG9a 表达减少时，味觉敏感性增加，寻求食物的行为增加。换句话说，dG9a 的功能是作为主基因，决定个体在饥饿条件下的味觉敏感性和行为。这些结果目前正在提交给一家国际期刊。

项目成果

飢餓条件下でのヒストンメチル基転移酵素dG9aの機能解析

饥饿条件下组蛋白甲基转移酶 dG9a 的功能分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Kouhei Shimaji; Hiroshi Kimura; Hideki Yoshida; Masamitsu Yamaguchi
• 通讯作者: Masamitsu Yamaguchi

Functional analyses of Drosophila histone methyltransferase G9a during embryogenesis

果蝇组蛋白甲基转移酶G9a在胚胎发生过程中的功能分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Shimaji K; Konishi T; Tanaka; Kato Y; Ohkawa Y; Sato T; Suyama M; Kimura H; Yoshida H; Yamaguchi M
• 通讯作者: Yamaguchi M

The Histone Deacetylase Gene Rpd3 Is Required for Starvation Stress Resistance

组蛋白脱乙酰酶基因 Rpd3 是抵抗饥饿应激所必需的

• DOI: 10.1371/journal.pone.0167554
• 发表时间: 2016
• 影响因子: 3.7
• 作者: Nakajima E;Shimaji K;Umegawachi T;Tomida S;Yoshida H;Yoshimoto N;Izawa S;Kimura H;Yamaguchi M
• 通讯作者: Yamaguchi M

Genome-wide genetic screen identified the link between dG9a and epidermal growth factor receptor signaling pathway in vivo.

全基因组遗传筛选确定了 dG9a 与体内表皮生长因子受体信号通路之间的联系。

• DOI: 10.1016/j.yexcr.2016.06.013
• 发表时间: 2016
• 作者: Kouhei Shimaji; Takahiro Konishi; Hideki Yoshida; Hiroshi Kimura;Masamitsu Yamaguchi
• 通讯作者: Masamitsu Yamaguchi

Genomewide identification of target genes of histone methyltransferase dG9a during Drosophila embryogenesis

果蝇胚胎发生过程中组蛋白甲基转移酶 dG9a 靶基因的全基因组鉴定

• DOI: 10.1111/gtc.12281
• 发表时间: 2015
• 影响因子: 2.1
• 作者: Shimaji K; Konishi T; Tanaka S; Yoshida H; Kato Y; Ohkawa Y; Sato T; Suyama M; Kimura H; Yamaguchi M.
• 通讯作者: Yamaguchi M.