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助成番号 151501
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

核の空間情報が転写制御に与える影響の解析

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Analysis for Effects of Spatial Information inside a Nucleus on Controlling
Transcription

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） ハラ名） ユウキ

研究期間 Ｂ

２０１５ ～ ２０１６ 年

漢字 ＣＢ

原裕貴

報告年度 ＹR

２０１６ 年

ﾛｰﾏ字 ＣＺ

HARA

YUKI

研究機関名

山口大学大学院創成科学研
究科研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

山口大学大学院創成科学研究科・助教（テニュアトラック）概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
多細胞生物を構成する細胞は、その特性に合わせ細胞核のサイズ（大きさ）を様々に変化させている。しかし、この変化する細胞核の「サイズ」という空間的な情報が、核内部に存在する DNA の機能、特に転写制御にどのような影響を与えるかについては理解が進んでいない。これまでに、発生過程で変化する細胞核のサイズに着目し解析された研究は存在したが、発生過程で生じる様々な変化を排除することが出来ておらず、核サイズの直接的な影響を解析するには至っていなかった。本研究では、既存の細胞核の in vitro 無細胞再構築系に改良を加え、細胞核のサイズと転写制御の直接的な因果関係について解析を行った。
既存の細胞核の in vitro 無細胞再構築系においては、アフリカツメガエルの卵細胞質抽出液中で精子クロマチンを加えることで細胞核を in vitro で再構築することが可能である。さらに、そのサイズの増加速度を人為的に操作することが可能である一方で、材料として転写活性をもたない卵細胞を用いているため転写活性の解析には不向きな実験系であった。その問題点を克服するために、転写活性化の重要因子を従来の卵細胞質抽出液に加えることで、「改良型」の転写活性を有する細胞核の再構築実験系を確立した。また、この改良型実験系において、従来型と同様に細胞核の成長速度を変化させることにも成功している。
現在は、この実験系でさらに安定的に転写を活性化させる改良法を探ると共に、実際に細胞核のサイズを操作した際に、転写プロファイルがどのように変化するのかの解析を進めている。さらに、転写制御以外の観点から、この改良型実験系を用いた際の細胞核のサイズの成長速度にも、従来法では観察されなかった特徴が観察された。この実験系の応用として、この成長速度の特徴の基盤となる制御機構に関しての解析も今後進める予定である。

キーワード ＦＡ

細胞核サイズ

転写制御（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -無細胞系

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
A size of the cell nucleus is dynamically changed depending on the cellular environments. However, itremains unclear how the “size” information of the nucleus can regulate functions of DNA inside thenucleus, especially for transcription. Although there was a report analyzing effects of the changes
in the nuclear size on transcription during developmental processes, a direct relation of the nuclear
size to the functions regardless of the development has not been analyzed. Here, we established animproved system of the in vitro cell-free reconstruction and analyzed the direct relation of nuclear
size to transcription.
In the conventional cell-free system, functional nuclei can be reconstructed by incubating sperm
chromatin into the cytoplasmic extract from Xenopus laevis eggs. Moreover, the speed of nuclear expansion
in this system can be manipulated by genetic or physical perturbations. In contrast, due to the useof egg extract with silent transcriptional states as a material, it is very difficult to apply thisconventional system to some transcriptional analyses. To overcome this, we establishedtranscription-active cell-free reconstruction system by adding transcription factors externally.
Furthermore, we could manipulate the speed of nuclear expansion in the improved system.
We are now improving this system for inducing transcription more stably and analyzing transcriptional
profiles from samples having different sized nuclei. Furthermore, from the other view point, we founddifferent properties of nuclear expansion in our improved system comparing with the conventional one.
As for another direction of this project, we will tackle molecular mechanisms underlying these specificproperties in future.

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