組織・研究内容

姉妹染色分体間の非ゲノム情報複製と転写動態の連関性解明

研究代表者

落合 博

Hiroshi Ochiai

広島大学統合生命科学研究科・准教授

研究内容

細胞は細胞分裂前にゲノムDNAを複製し、姉妹染色分体を生じます。DNA-FISH等から、姉妹染色分体上の特定遺伝子ペアはS/G2期において、明確に離れて存在することが観察されます。一方、修飾ヒストンがほぼ対称的に両方の姉妹染色分体に受け渡されることから、姉妹染色分体間では非ゲノム情報が同等に分配・維持され、娘細胞において同様の遺伝子発現プログラムが実行されると考えられます。しかし、これらの知見は基本的には多数の細胞の平均情報を元に得られたものであり、空間的に分離している間期の姉妹染色分体間で非ゲノム情報がゲノムDNAと共に正確に複製・維持されるのか、ゲノムDNA複製後に情報が変化し得るのかについては、不明な点が多く残されています。

本研究では、ゲノムDNA複製後の姉妹染色分体間での転写動態を単一遺伝子イメージングにより定量的に解析し、1)姉妹染色分体間での遺伝子発現動態の同期率を定量的に調べ、2)その同期率と非ゲノム情報関連因子の細胞核内局在を調べます。3)また、姉妹染色分体間での転写同期率や非ゲノム情報関連因子の細胞核内局在が細胞分裂前後でどの程度相関があるのかを調べます。また、4)分化誘導条件下において、姉妹染色分体間での転写同期率がどの程度影響を受けるのか、定量的に調べます。これらにより、非ゲノム情報複製と姉妹染色分体間の転写動態の連関性の解明を目指します。

主な論文

1. *Ochiai, H., et al., (14人中1番目) Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells. Sci Adv 6, eaaz6699 (2020)

2. #*Seirin-Lee, S., et al., #*Ochiai, H., (7人中7番目、co-first author) Role of dynamic nuclear deformation on genomic architecture reorganization. PLoS Comput Biol 15, e1007289-e1007289  (2019)

3. *Ochiai, H., et al., (3人中1番目) Simultaneous live imaging of the transcription and nuclear position of specific genes. Nucleic Acids Res 43, e127 (2015)

4. *Ochiai, H., et al., (4人中1番目) Stochastic promoter activation affects Nanog expression variability in mouse embryonic stem cells. Sci Rep 4, 7125 (2014)

5. Ochiai, H., et al., (12人中1番目) TALEN-mediated single-base-pair editing identification of an intergenic mutation upstream of BUB1B as causative of PCS (MVA) syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A 111, 1461-1466 (2014)