高転写状態獲得を理解するためのエピゲノム・トランスクリプトーム解析技術の開発

幹細胞は通常の体細胞より全遺伝子の転写活性状態が極めて高いHypertranscription(高転写状態)にあることが知られている。中でも成熟卵母細胞、精原細胞の胚性前駆細胞である始原生殖細胞の解析は最も先駆的に行われている系の一つである。細胞分化制御機構の解明とその人為的な操作に向けて、従来の転写因子による遺伝子発現制御に加えて、新たに遺伝子発現の“量的”制御の解明が期待されている。一方で、高転写状態の意義や獲得メカニズムの解明を阻む技術的な壁がある。（１）組織中の幹細胞は生体内で極少数しか存在せず、しかも単離・分画の過程で容易に変質する、（２）トランスクリプトームの絶対量測定し、更に同一の細胞内で全遺伝子発現制御（エピゲノム）解析行う多重解析が必要である。

そこで、本研究提案では、高転写状態の始原生殖細胞をモデル系として、上記困難を打開する新規技術開発を行う。我々は先行研究で既に次世代シークエンサー(NGS)を用いた1細胞エピゲノム解析技術(ChILSeq)を独自に開発した。そこで、組織切片上の細胞を解析可能な ChILSeqをベースに全遺伝子の発現レベル測定と、転写因子結合からヒストン修飾までを包括的に解明できるエピゲノム・トランスクリプトーム解析技術の開発を目指す。

研究組織

• 氏 名

  大川 恭行（研究代表者）

• 所 属

  九州大学生体防御医学研究所

• e-mail

  yohkawa(at)bioreg.kyushu-u.ac.jp

• URL

  http://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/

主要論文

大川 恭行

• Harada A, Maehara K, Handa T, Arimura Y, Nogami J, Hayashi-Takanaka Y, Shirahige K, Kurumizaka H, *Kimura H, *Ohkawa Y.

  A chromatin integration labelling method enables epigenomic profiling with lower input.

  Nat Cell Biol, 21(2):287-296.(2019)

• Harada A, Maehara K, Ono Y, Taguchi H, Yoshioka K, Kitajima Y, Xie Y, Sato Y, Iwasaki T, Nogami J, Okada S, Komatsu T, Semba Y, Takemoto T, Kimura H, Kurumizaka H, *Ohkawa Y.

  Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration.

  Nat Commun, 9(1):1400. (2018)

• Semba Y, Harada A, Maehara K, Oki S, Meno C, Ueda J, Yamagata K, Suzuki A, Onimaru M, Nogami J, Okada S, Akashi K, *Ohkawa Y.

  Chd2 regulates chromatin for proper gene expression toward differentiation in mouse embryonic stem cells.

  Nucleic Acids Res, 45(15):8758-8772. (2017)

• #Ueda J, #Harada A, #Urahama T, Machida S, Maehara K, Hada M, Makino Y, Nogami J, Horikoshi N, Osakabe A, Taguchi H, Tanaka H, Tachiwana H, Yao T, Yamada M, Iwamoto T, Isotani A, Ikawa M, Tachibana T, Okada Y, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H, Yamagata K.

  Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis.

  Cell Rep, 18(3):593-600. (2017)

• Maehara K, Harada A, Sato Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kimura H, *Ohkawa Y.

  Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified after species separation.

  Epigenetics Chromatin. 8:35. (2015)

• Hayashi M, Maehara K, Harada A, Semba Y, Kudo K, Takahashi H, Oki S, Meno C, Ichiyanagi K, Akashi K, *Ohkawa Y.

  Chd5 Regulates MuERV-L/MERVL Expression in Mouse Embryonic Stem Cells Via H3K27me3 Modification and Histone H3.1/H3.2.

  J Cell Biochem. 117(3):780-92. (2016)

• Harada A, Mallappa C, Okada S, Butler JT, Baker SP, Lawrence JB, *Ohkawa Y, *Imbalzano AN.

  Spatial re-organization of myogenic regulatory sequences temporally controls gene expression.

  Nucleic Acids Res. 43(4):2008-21. (2015)

• Harada A, Maehara K, Sato Y, Konno D, Tachibana T, Kimura H, *Ohkawa Y.

  Incorporation of histone H3.1 suppresses the lineage potential of skeletal muscle.

  Nucleic Acids Res. 43(2):775-86. (2015)

• Maehara K, Odawara J, Harada A, Yoshimi T, Nagao K, Obuse C, Akashi K, Tachibana T, Sakata T, *Ohkawa Y.

  A co-localization model of paired ChIP-seq data using a large ENCODE data set enables comparison of multiple samples.

  Nucleic Acids Res. 41(1):54-62. (2013)

• Harada A, Okada S, Konno D, Odawara J, Yoshimi T, Yoshimura S, Kumamaru H, Saiwai H, Tsubota T, Kurumizaka H, Akashi K, Tachibana T, Imbalzano AN, *Ohkawa Y.

  Chd2 interacts with H3.3 to determine myogenic cell fate.

  EMBO J. 31(13):2994-3007. (2012)