九州大学 研究者情報
研究者情報 (研究者の方へ)入力に際してお困りですか?
基本情報 研究活動 教育活動 社会活動
大川 恭行(おおかわ やすゆき) データ更新日:2020.07.06



主な研究テーマ
エピゲノムおよびトランスクリプトミクス技術の開発
キーワード:エピゲノムおよびトランスクリプトミクス技術
2016.10.
組織形成における選択的遺伝子発現機序の解明
キーワード:エピジェネティクス クロマチン 次世代シークエンサー エピゲノム トランスクリプトーム
2011.08~2021.03.
幹細胞分化におけるエピジェネティクス制御解析
キーワード:エピジェネティクス クロマチン 次世代シークエンサー エピゲノム トランスクリプトーム
2011.08~2016.03.
従事しているプロジェクト研究
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
2019.06~2021.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学生体防御医学研究所, 日本学術振興会.
空間トランスオミクス技術の開発
2018.04~2020.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 生体防御医学研究所, 日本学術振興会.
トランスオミクス情報を一度に獲得する手法の開発
2017.07~2019.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 生体防御医学研究所, 日本学術振興会(日本).
クロマチン組成が規定する骨格筋分化制御機構の解明
2017.04~2020.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 生体防御医学研究所, 日本学術振興会(日本).
細胞ポテンシャル測定システムの開発
2016.10~2021.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 生体防御医学研究所, 科学技術振興機構JST(日本).
骨格筋分化における遺伝子発現秩序形成の解明
2014.04~2017.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学医学研究院先端医療医学部門, 日本学術振興会(日本).
RNAポリメラーゼⅡ非リン酸化CTDコードの網羅的解読
2013.04~2014.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 生体防御医学研究所, 日本学術振興会(日本).
性差を構築するクロマチン構造基盤の解明
2013.04~2014.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 医学研究院, 日本学術振興会(日本).
細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明
2013.04~2018.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 医学研究院, 日本学術振興会(日本).
次世代シークエンサーによる高次エピゲノム解析
2012.04~2016.03, 代表者:鈴木 淳史, 九州大学生体防御医学研究所 細胞機能制御学部門器官発生再生学, JST(日本).
高精度遺伝子座同定法の開発
2011.01~2013.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学 先端医療医学部門, 日本学術振興会(日本).
分化遺伝子選択における時空間制御機構の解明
2011.01~2012.03, 代表者:大川 恭行, 九州大学, 日本学術振興会(日本).
骨格筋分化の運命を決定する高次クロマチン構造制御機構の解析
2010.01~2012.01, 代表者:大川恭行, 九州大学 先端医療医学部門, 日本学術振興会(日本).
ジーンクラスタリングによる骨格筋分化制御機構の解明
2009.01~2010.01, 代表者:大川恭行, 九州大学, 日本学術振興会(日本)
骨格筋分化をモデル系として、細胞分化の一定時期に、遺伝子座が核内で集積するジーンクラスタリング現象を見出してきた。この形成にかかわる因子を生化学的手法を用いて探索したところ、いくつかのクロマチンリモデリング因子関連因子を同定した。特に、Brg1クロマチンリモデリング因子の活性化を抑止した細胞では遺伝子近接現象が消失し、且つ骨格筋分化も抑制された。そこで、Brg1を起点とするジーンクラスタリング現象について更に解析を進めることとした。その結果、Brg1の活性化を抑制した場合、(1)分化初期に認められるジーンクラスタリングがおこらない(2)その後RNA factoryの形成も阻害される、ことが明らかとなった。これは転写においてジーンクラスタリングが、転写そのものを制御しているわけではなく、転写開始以前になんらかの高次制御を行っていることを示唆している。そこで更に、我々はギガシークエンサーを応用した新たなアプローチを樹立し、バイアスなしにゲノムワイドなジーンクラスタリング現象の把握が可能となった。その結果、骨格筋分化段階特異的な遺伝子座近接部位がゲノム上に存在すること、その多くが遺伝子のプロモーターもしくは他の制御領域に位置していることが明らかとなった。また、逆に細胞を問わず、常に他の遺伝子と近接している領域が存在しておりこれら領域がさまざまな遺伝子群の発現制御に関わっていることが示唆された。また興味深いことに現在アノテーション情報が付与されていない一方で、他の動物種であるヒト、ラットで保存性が高い領域が多く同定された。また、可視化による検討としてDNA-FISHにより遺伝子座近接の検証を行った。予備実験の結果近接が3Cによって確認された筋クレアチンキナーゼ遺伝子座と筋アクチン1の遺伝子座の近接について評価した。その結果、骨格筋細胞のみ、両遺伝子座の近接が2-4%の割合で確認できたのに対し、非筋系ではゼロであった。以上のことから、遺伝子座近接現象がクロマチン構造変換と密接に関わりながら骨格筋分化における転写制御を、極めて初期の段階より制御していることが示唆された。.
CHD2クロマチンリモデリング因子変異による無秩序遺伝子発現
2008.01~2009.01, 代表者:大川恭行, 九州大学, 日本学術振興会(日本)
ATP依存的クロマチンリモデリング因子SWI/SNF familyは、ATP依存的にクロマチン構造を変換することによって遺伝子の転写を制御している。現在までに、骨格筋分化において、クロマチン構造変換よりも前段階で骨格筋分化に関わる遺伝子群が統合的に制御されるメカニズムがあることが示されている。Chd2は、SWI/SNF familyのひとつと予測されているが、その機能はまだ明らかとなっていない。我々は、Chd2遺伝子変異マウスを作製し、このマウスが個々の組織において秩序だった遺伝子発現パターンが消失し高頻度に発がんすることを見出した。そこで、chd2遺伝子が骨格筋分化における高次遺伝子制御に関わっているかについて検討した。新たに作出したChd2mAbを用いたクロマチン免疫沈降法によって、Chd2は骨格筋の分化マーカー遺伝子のプロモーター領域に遺伝子発現よりも前の段階でリクルートされていた。さらに、CHD2の機能阻害を行ったところ、骨格筋への分化が抑制された。そこで、更にChd2の分子機能を解明するために、抗体アフィニティクロマトグラフィーにより、Chd2複合体の精製を行った。その結果Chd2はヒストンバリアントH3.3及び筋特異的転写因子群と選択的に複合体を形成することが明らかとなった。ゲノムワイドにH3.3筋が取り込まれている領域を探索したところH3.3はプロモーターやエンハンサー等の制御領域にはChd2の活性依存的に取り込まれるのに対し、他のゲノム領域への取り込みには関与していなかった。これらChd2を介する選択的なH3.3特異的の取り込みは他のクロマチン制御と比しても極めて早い段階で行われており、その破綻ががん化に関わっていることからも今後も詳細な分子メカニズムについて引き続き解析が求められる。.
細胞分化における高次遺伝子発現制御機構ネットワークの解明
2007.01~2008.01, 代表者:大川恭行, 九州大学, 日本学術振興会(日本)
本研究プロジェクトでは筋分化において、これらの各イベントが複数のグループ遺伝子ごとにまとまって同調的に制御されていることを見出してきた。これらの骨格筋特異的な遺伝子はゲノム上にランダムに位置していた。このことは、これらの遺伝子群を時期特異的に一括して発現調節する高次のクロマチン構造制御システムが細胞内に存在する事を示唆する。我々はギガシークエンサーを応用した新たなアプローチを樹立し、バイアスなしにゲノムワイドなジーンクラスタリング現象の把握が可能となった。まず、両端がユニークにマウスゲノム上にマッピングされたものを解析対象としたところ、全読み取りタグ1500万に対し、700-800万のタグが該当した。これを遺伝子座近接情報として、解析を進めることとした。骨格筋分化サンプルとして、C2C12細胞を分化刺激し経時的に回収したものと、コントロールとしてNIH3T3を非筋肉細胞として用いた。その結果、骨格筋分化段階特異的な遺伝子座近接部位がゲノム上に存在すること、その多くが遺伝子のプロモーターもしくは他の制御領域に位置していることが明らかとなった。また、逆に細胞を問わず、常に他の遺伝子と近接している領域が存在しておりこれら領域がさまざまな遺伝子群の発現制御に関わっていることが示唆された。また興味深いことに現在アノテーション情報が付与されていない一方で、他の動物種であるヒト、ラットで保存性が高い領域が多く同定された。また、可視化による検討としてDNA-FISH により遺伝子座近接の検証を行った。予備実験の結果近接が3Cによって確認された筋クレアチンキナーゼ遺伝子座と筋アクチン1の遺伝子座の近接について評価した。その結果、骨格筋細胞のみ、両遺伝子座の近接が2-4%の割合で確認できたのに対し、非筋系ではゼロであった。次にこの形成にかかわる因子を探索したところ、Brg1クロマチンリモデリング因子の活性化を抑止した細胞では遺伝子近接現象が消失し、且つ骨格筋分化も抑制された。以上のことから、遺伝子座近接現象がクロマチン構造変換と密接に関わりながら骨格筋分化を制御していることが示唆された。.
ジーンクラスタリング(遺伝子集積)による骨格筋分化制御機構の解明
2007.01~2008.01, 代表者:大川恭行, 九州大学, 日本学術振興会(日本)
骨格筋分化における遺伝子発現高次制御機構として、遺伝子集積現象について解析を行った。そのために、必要となるゲノムワイドでの遺伝子集積現象の解析系を新たに立ち上げ、その結果、骨格筋分化の極めて初期に染色体の特異的部位が、遺伝子集積を起こすことが明らかとなった。さらに、遺伝子集積を起こす因子群を複数同定し、その機能阻害により骨格筋分化が抑制されたことから遺伝子集積現象が、骨格筋分化の高次制御機構であることが示唆された。.
研究業績
主要著書
1. 大川 恭行, コアヒストンとしてのH2A

, メディカルレビュー社, Vol.22No.2:59-62
, 2015.06.
2. 上田 潤, 前原 一満, 大川 恭行, 山縣 一夫, DNAメチル化レポーターマウス「メチロー」を用いたメチル化DNAの動態解析法

, 秀潤社, Vol.33 No.3 :481-489 
, 2015.02.
3. 大川 恭行, 原田 哲仁, ヒストンバリアントによるエピゲノム制御, 羊土社, vol.32 No.13:2064-2069 
, 2014.08.
4. 大川 恭行, 原田 哲仁, エピジェネティクスで解く細胞運命制御, 実験医学 Vol.31 No.13, 2013.08.
5. 大川 恭行, 小田原 淳, 原田 哲仁, ChIP-seqのためのクロマチン免疫沈降法, 実験医学 Vol.31 No.4, 2013.03.
6. 原田 哲仁, 大川 恭行, 骨格筋分化における高次クロマチン構造解析, 細胞工学 Vol.31 No.8, 2012.08.
7. OhkawaY., Mallappa C., Dacwag CS., Imbalzano AN. , An improved restriction enzyme accessibility assay (REAA) for analyzing changes in chromatin structure in samples of limited cell number.
, 2011.10.
8. Ohkawa Y., Mallappa C., Dacwag CS., Imbalzano AN. , Isolation of nuclei from skeletal muscle satellite cells and myofibers for use in chromatin immunoprecipitation assays.
, 2011.10.
主要原著論文
1. Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Yusuke Ono, Hiroyuki Taguchi, Kiyoshi Yoshioka, Yasuo Kitajima, Yan Xie, Yuko Sato, Takeshi Iwasaki, Jumpei Nogami, Seiji Okada, Tetsuro Komatsu, Yuichiro Semba, Tatsuya Takemoto, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Yasuyuki Ohkawa, Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration, Nature Communications, 10.1038/s41467-018-03845-1, 9, 1, 2018.04, [URL], Regulation of gene expression requires selective incorporation of histone H3 variant H3.3 into chromatin. Histone H3.3 has several subsidiary variants but their functions are unclear. Here we characterize the function of histone H3.3 sub-variant, H3mm7, which is expressed in skeletal muscle satellite cells. H3mm7 knockout mice demonstrate an essential role of H3mm7 in skeletal muscle regeneration. Chromatin analysis reveals that H3mm7 facilitates transcription by forming an open chromatin structure around promoter regions including those of myogenic genes. The crystal structure of the nucleosome containing H3mm7 reveals that, unlike the S57 residue of other H3 proteins, the H3mm7-specific A57 residue cannot form a hydrogen bond with the R40 residue of the cognate H4 molecule. Consequently, the H3mm7 nucleosome is unstable in vitro and exhibited higher mobility in vivo compared with the H3.3 nucleosome. We conclude that the unstable H3mm7 nucleosome may be required for proper skeletal muscle differentiation..
2. Yukari Kondo, Shinichiro Higa, Takeshi Iwasaki, Tomoya Matsumoto, Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Yoshihiro Baba, Masatoshi Fujita, Yasuyuki Ohkawa, Sensitive detection of fluorescence in western blotting by merging images, PLoS One, 10.1371/journal.pone.0191532, 13, 1, 2018.01, [URL], The western blotting technique is widely used to analyze protein expression levels and protein molecular weight. The chemiluminescence method is mainly used for detection due to its high sensitivity and ease of manipulation, but it is unsuitable for detailed analyses because it cannot be used to detect multiple proteins simultaneously. Recently, more attention has been paid to the fluorescence detection method because it is more quantitative and is suitable for the detection of multiple proteins simultaneously. However, fluorescence detection can be limited by poor image resolution and low detection sensitivity. Here, we describe a method to detect fluorescence in western blots using fluorescence microscopy to obtain high-resolution images. In this method, filters and fluorescent dyes are optimized to enhance detection sensitivity to a level similar to that of the chemiluminescence method..
3. Akihito Harada, Yasuyuki Ohkawa, Anthony N. Imbalzano, Temporal regulation of chromatin during myoblast differentiation, Seminars in Cell and Developmental Biology, 10.1016/j.semcdb.2017.10.022, 72, 77-86, 2017.12, [URL], The commitment to and execution of differentiation programmes involves a significant change in gene expression in the precursor cell to facilitate development of the mature cell type. In addition to being regulated by lineage-determining and auxiliary transcription factors that drive these changes, the structural status of the chromatin has a considerable impact on the transcriptional competence of differentiation-specific genes, which is clearly demonstrated by the large number of cofactors and the extraordinary complex mechanisms by which these genes become activated. The terminal differentiation of myoblasts to myotubes and mature skeletal muscle is an excellent system to illustrate these points. The MyoD family of closely related, lineage-determining transcription factors directs, largely through targeting to chromatin, a cascade of cooperating transcription factors and enzymes that incorporate or remove variant histones, post-translationally modify histones, and alter nucleosome structure and positioning via energy released by ATP hydrolysis. The coordinated action of these transcription factors and enzymes prevents expression of differentiation-specific genes in myoblasts and facilitates the transition of these genes from transcriptionally repressed to activated during the differentiation process. Regulation is achieved in both a temporal as well as spatial manner, as at least some of these factors and enzymes affect local chromatin structure at myogenic gene regulatory sequences as well as higher-order genome organization. Here we discuss the transition of genes that promote myoblast differentiation from the silenced to the activated state with an emphasis on the changes that occur to individual histones and the chromatin structure present at these loci..
4. Yuichiro Semba, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Shinya Oki, Chikara Meno, Jun Ueda, Kazuo Yamagata, Atsushi Suzuki, Mitsuho Onimaru, Jumpei Nogami, Seiji Okada, Koichi Akashi, Yasuyuki Ohkawa, Chd2 regulates chromatin for proper gene expression toward differentiation in mouse embryonic stem cells, Nucleic Acids Research, 10.1093/nar/gkx475, 45, 15, 8758-8772, 2017.09, [URL], Chromatin reorganization is necessary for pluripotent stem cells, including embryonic stem cells (ESCs), to acquire lineage potential. However, it remains unclear how ESCs maintain their characteristic chromatin state for appropriate gene expression upon differentiation. Here, we demonstrate that chromodomain helicase DNA-binding domain 2 (Chd2) is required to maintain the differentiation potential of mouse ESCs. Chd2-depleted ESCs showed suppressed expression of developmentally regulated genes upon differentiation and subsequent differentiation defects without affecting gene expression in the undifferentiated state. Furthermore, chromatin immunoprecipitation followed by sequencing revealed alterations in the nucleosome occupancy of the histone variant H3.3 for developmentally regulated genes in Chd2-depleted ESCs, which in turn led to elevated trimethylation of the histone H3 lysine 27. These results suggest that Chd2 is essential in preventing suppressive chromatin formation for developmentally regulated genes and determines subsequent effects on developmental processes in the undifferentiated state..
5. Hiroyuki Taguchi, Yan Xie, Naoki Horikoshi, Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Jumpei Nogami, Koichi Sato, Yasuhiro Arimura, Akihisa Osakabe, Tomoya Kujirai, Takeshi Iwasaki, Yuichiro Semba, Taro Tachibana, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Hitoshi Kurumizaka, Crystal Structure and Characterization of Novel Human Histone H3 Variants, H3.6, H3.7, and H3.8, Biochemistry, 10.1021/acs.biochem.6b01098, 56, 16, 2184-2196, 2017.04, [URL], Non-allelic histone variants are considered as epigenetic factors that regulate genomic DNA functions in eukaryotic chromosomes. In this study, we identified three new human histone H3 variants (named H3.6, H3.7, and H3.8), which were previously annotated as pseudogenes. H3.6 and H3.8 conserve the H3.3-specific amino acid residues, but H3.7 shares the specific amino acid residues with H3.1. We successfully reconstituted the nucleosome containing H3.6 in vitro and determined its crystal structure. In the H3.6 nucleosome, the H3.6-specific Val62 residue hydrophobically contacts the cognate H4 molecule, but its contact area is smaller than that of the corresponding H3.3 Ile62 residue. The thermal stability assay revealed that the H3.6 nucleosome is substantially unstable, as compared to the H3.3 nucleosome. Interestingly, mutational analysis demonstrated that the H3.6 Val62 residue is fully responsible for the H3.6 nucleosome instability, probably because of the weakened hydrophobic interaction with H4. We also reconstituted the nucleosome containing H3.8, but its thermal stability was quite low. In contrast, purified H3.7 failed to form nucleosomes in vitro. The identification and characterization of these novel human histone H3 variants provide important new insights into understanding the epigenetic regulation of the human genome..
6. Daiki Kato, Akihisa Osakabe, Yasuhiro Arimura, Yuka Mizukami, Naoki Horikoshi, Kazumi Saikusa, Satoko Akashi, Yoshifumi Nishimura, Sam Yong Park, Jumpei Nogami, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa, Atsushi Matsumoto, Hidetoshi Kono, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama, Hitoshi Kurumizaka, Crystal structure of the overlapping dinucleosome composed of hexasome and octasome, Science, 10.1126/science.aak9867, 356, 6334, 205-208, 2017.04, [URL], Nucleosomes are dynamic entities that are repositioned along DNA by chromatin remodeling processes. A nucleosome repositioned by the switch-sucrose nonfermentable (SWI/SNF) remodeler collides with a neighbor and forms the intermediate "overlapping dinucleosome." Here, we report the crystal structure of the overlapping dinucleosome, in which two nucleosomes are associated, at 3.14-angstrom resolution. In the overlapping dinucleosome structure, the unusual "hexasome" nucleosome, composed of the histone hexamer lacking one H2A-H2B dimer from the conventional histone octamer, contacts the canonical "octasome" nucleosome, and they intimately associate. Consequently, about 250 base pairs of DNA are left-handedly wrapped in three turns, without a linker DNA segment between the hexasome and octasome moieties. The overlapping dinucleosome structure may provide important information to understand how nucleosome repositioning occurs during the chromatin remodeling process..
7. Jun Ueda, Akihito Harada, Takashi Urahama, Shinichi Machida, Kazumitsu Maehara, Masashi Hada, Yoshinori Makino, Jumpei Nogami, Naoki Horikoshi, Akihisa Osakabe, Hiroyuki Taguchi, Hiroki Tanaka, Hiroaki Tachiwana, Tatsuma Yao, Minami Yamada, Takashi Iwamoto, Ayako Isotani, Masahito Ikawa, Taro Tachibana, Yuki Okada, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Hitoshi Kurumizaka, Kazuo Yamagata, Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis, Cell Reports, 10.1016/j.celrep.2016.12.065, 18, 3, 593-600, 2017.01, [URL], Cellular differentiation is associated with dynamic chromatin remodeling in establishing a cell-type-specific epigenomic landscape. Here, we find that mouse testis-specific and replication-dependent histone H3 variant H3t is essential for very early stages of spermatogenesis. H3t gene deficiency leads to azoospermia because of the loss of haploid germ cells. When differentiating spermatogonia emerge in normal spermatogenesis, H3t appears and replaces the canonical H3 proteins. Structural and biochemical analyses reveal that H3t-containing nucleosomes are more flexible than the canonical nucleosomes. Thus, by incorporating H3t into the genome during spermatogonial differentiation, male germ cells are able to enter meiosis and beyond..
8. Kensuke Kudou, Tetsuro Komatsu, Jumpei Nogami, Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Hiroshi Saeki, Eiji Oki, Yoshihiko Maehara, Yasuyuki Ohkawa, The requirement of Mettl3-promoted MyoD mRNA maintenance in proliferative myoblasts for skeletal muscle differentiation, Open Biology, 10.1098/rsob.170119, 7, 9, 2017.01, [URL], Myogenic progenitor/stem cells retain their skeletal muscle differentiation potential by maintaining myogenic transcription factors such as MyoD. However, the mechanism of how MyoD expression is maintained in proliferative progenitor cells has not been elucidated. Here, we found that MyoD expression was reduced at the mRNA level by cell cycle arrest in S and G2 phases, which in turn led to the absence of skeletal muscle differentiation. The reduction of MyoD mRNA was correlated with the reduced expression of factors regulating RNA metabolism, including methyltransferase like 3 (Mettl3), which induces N6-methyladenosine (m6A) modifications of RNA. Knockdown of Mettl3 revealed that MyoD RNA was specifically downregulated and that this was caused by a decrease in processed, but not unprocessed, mRNA. Potential m6A modification sites were profiled by m6A sequencing and identified within the 50 untranslated region (UTR) of MyoD mRNA. Deletion of the 50 UTR revealed that it has a role in MyoD mRNA processing. These data showed that Mettl3 is required for MyoD mRNA expression in proliferative myoblasts..
9. Yuki Kuniyoshi, Kazumitsu Maehara, Takeshi Iwasaki, Masayasu Hayashi, Yuichiro Semba, Masatoshi Fujita, Yuko Sato, Hiroshi Kimura, Akihito Harada, Yasuyuki Ohkawa, Identification of immunoglobulin gene sequences from a small read number of mRNA-seq using hybridomas, PLoS One, 10.1371/journal.pone.0165473, 11, 10, 2016.10, [URL], Identification of immunoglobulin genes in hybridomas is essential for producing antibodies for research and clinical applications. A couple of methods such as RACE and degenerative PCR have been developed for determination of the Igh and Igl/Igk coding sequences (CDSs) but it has been difficult to process a number of hybridomas both with accuracy and rapidness. Here, we propose a new strategy for antibody sequence determination by mRNA-seq of hybridomas. We demonstrated that hybridomas highly expressed the Igh and Igl/Igk genes and that de novo transcriptome assembly using mRNA-seq data enabled identification of the CDS of both Igh and Igl/Igk accurately. Furthermore, we estimated that only 30,000 sequenced reads are required to identify immunoglobulin sequences from four different hybridoma clones. Thus, our approach would facilitate determining variable CDSs drastically..
10. Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Yuko Sato, Masaki Matsumoto, Keiichi Nakayama, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified after species separation, Epigenetics and Chromatin, 10.1186/s13072-015-0027-3, 8, 1, 2015.09, [URL], Background: The selective incorporation of appropriate histone variants into chromatin is critical for the regulation of genome function. Although many histone variants have been identified, a complete list has not been compiled. Results: We screened mouse, rat and human genomes by in silico hybridization using canonical histone sequences. In the mouse genome, we identified 14 uncharacterized H3 genes, among which 13 are similar to H3.3 and do not have human or rat counterparts, and one is similar to human testis-specific H3 variant, H3T/H3.4, and had a rat paralog. Although some of these genes were previously annotated as pseudogenes, their tissue-specific expression was confirmed by sequencing the 3′-UTR regions of the transcripts. Certain new variants were also detected at the protein level by mass spectrometry. When expressed as GFP-tagged versions in mouse C2C12 cells, some variants were stably incorporated into chromatin and the genome-wide distributions of most variants were similar to that of H3.3. Moreover, forced expression of H3 variants in chromatin resulted in alternate gene expression patterns after cell differentiation. Conclusions: We comprehensively identified and characterized novel mouse H3 variant genes that encoded highly conserved amino acid sequences compared to known histone H3. We speculated that the diversity of H3 variants acquired after species separation played a role in regulating tissue-specific gene expression in individual species. Their biological relevance and evolutionary aspect involving pseudogene diversification will be addressed by further functional analysis..
11. Akihito Harada, Chandrashekara Mallappa, Seiji Okada, John T. Butler, Stephen P. Baker, Jeanne B. Lawrence, Yasuyuki Ohkawa, Anthony N. Imbalzano, Spatial re-organization of myogenic regulatory sequences temporally controls gene expression, Nucleic Acids Research, 10.1093/nar/gkv046, 43, 4, 2008-2021, 2015.02, [URL], During skeletal muscle differentiation, the activation of some tissue-specific genes occurs immediately while others are delayed. The molecular basis controlling temporal gene regulation is poorly understood. We show that the regulatory sequences, but not other regions of genes expressed at late times of myogenesis, are in close physical proximity in differentiating embryonic tissue and in differentiating culture cells, despite these genes being located on different chromosomes. Formation of these inter-chromosomal interactions requires the lineage-determinant MyoD and functional Brg1, the ATPase subunit of SWI/SNF chromatin remodeling enzymes. Ectopic expression of myogenin and a specific Mef2 isoform induced myogenic differentiation without activating endogenous MyoD expression. Under these conditions, the regulatory sequences of late gene loci were not in close proximity, and these genes were prematurely activated. The data indicate that the spatial organization of late genes contributes to temporal regulation of myogenic transcription by restricting late gene expression during the early stages of myogenesis..
12. Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Yuko Sato, Daijiro Konno, Taro Tachibana, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Incorporation of histone H3.1 suppresses the lineage potential of skeletal muscle, Nucleic Acids Research, 10.1093/nar/gku1346, 43, 2, 775-786, 2015.01, [URL], Lineage potential is triggered by lineage-specific transcription factors in association with changes in the chromatin structure. Histone H3.3 variant is thought to play an important role in the regulation of lineage-specific genes. To elucidate the function of H3.3 in myogenic differentiation, we forced the expression of GFP-H3.1 to alter the balance between H3.1 and H3.3 in mouse C2C12 cells that could be differentiated into myotubes. GFP-H3.1 replaced H3.3 in the regulatory regions of skeletal muscle (SKM) genes and induced a decrease of H3K4 trimethylation (H3K4me3) and increase of H3K27 trimethylation (H3K27me3). Similar results were obtained by H3.3 knockdown. In contrast, MyoD-dependent H3.3 incorporation into SKM genes in fibroblasts induced an increase of H3K4me3 and H3K27me3. In mouse embryos, a bivalent modification of H3K4me3 and H3K27me3 was formed on H3.3-incorporated SKM genes before embryonic skeletal muscle differentiation. These results suggest that lineage potential is established through a selective incorporation of specific H3 variants that governs the balance of histone modifications..
13. Akihito Harada, Seiji Okada, Daijiro Konno, Jun Odawara, Tomohiko Yoshimi, Saori Yoshimura, Hiromi Kumamaru, Hirokazu Saiwai, Toshiaki Tsubota, Hitoshi Kurumizaka, Koichi Akashi, Taro Tachibana, Anthony N. Imbalzano, Yasuyuki Ohkawa, Chd2 interacts with H3.3 to determine myogenic cell fate, EMBO Journal, 10.1038/emboj.2012.136, 31, 13, 2994-3007, 2012.07, [URL], Cell differentiation is mediated by lineage-determining transcription factors. We show that chromodomain helicase DNA-binding domain 2 (Chd2), a SNF2 chromatin remodelling enzyme family member, interacts with MyoD and myogenic gene regulatory sequences to specifically mark these loci via deposition of the histone variant H3.3 prior to cell differentiation. Directed and genome-wide analysis of endogenous H3.3 incorporation demonstrates that knockdown of Chd2 prevents H3.3 deposition at differentiation-dependent, but not housekeeping, genes and inhibits myogenic gene activation. The data indicate that MyoD determines cell fate and facilitates differentiation-dependent gene expression through Chd2-dependent deposition of H3.3 at myogenic loci prior to differentiation..
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. de la Serna IL, Ohkawa Y, Imbalzano AN., Chromatin remodelling in mammalian differentiation: lessons from ATP-dependent remodellers., Nat Rev Genet., 2006.06.
2. 大川 恭行, 細胞分化における高次遺伝子発現制御機構ネットワークの解明., 文部科学省科学研究費補助金 特定領域研究「ゲノム」4領域. 平成20年度 研究報告書, 2008.03.
3. 大川 恭行, CHD2クロマチンリモデリング因子変異による無秩序遺伝子発現機構の解明., 文部科学省科学研究費補助金 特定領域研究「がん」4領域., 2008.03.
4. 大川 恭行, 細胞分化における高次遺伝子発現制御機構ネットワークの解明., 文部科学省科学研究費補助金 特定領域研究「ゲノム」4領域. 平成21年度 研究報告書, 2010.03.
5. 大川 恭行, CHD2クロマチンリモデリング因子変異による無秩序遺伝子発現機構の解明., 文部科学省科学研究費補助金 特定領域研究「がん」4領域. 平成21年度 研究報告書, 2010.07.
主要学会発表等
1. 大川 恭行, 細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明, 第5回クロマチン動構造班会議, 2017.07.
2. 大川 恭行, 細胞ポテンシャル測定システムの開発, 「CREST1細胞」 CREST領域会議, 2017.01.
3. 大川 恭行, The baselines of transcription levels are determined by selective incorporation of histone H3 variants., Transcriptional and Epigenetic Control in Stem Cells (J1), 2017.01, Selective gene expression in cell differentiation is initiated by the binding of tissue-specific transcription factors (TFs).
Chromatin structure is known to tune the function of bound TFs by nucleosome positioning, histone modification, and the
incorporation of histone variants [1]. However the specific contribution of each component of chromatin has been
unclear.
We recently reported that we identified hitherto unknown fourteen histone H3 variants and that they were detected in a
variety of tissues [2]. Our functional analysis revealed that H3mm7, one of the newly discovered histone H3 variants, was
required for skeletal muscle differentiation. H3mm7 knockout in C2C12 myoblasts resulted in rigid chromatin structure
and in the reduction of transcription levels of a subset of the genes into which H3mm7 was incorporated. The data
suggest that H3mm7 and other variants contribute to set the baselines of transcription levels. I will discuss other recent
advances in understanding the novel histone H3 variants.
[1] Harada, A. et al. (2015) Nucleic Acids Res. 43, 775. Incorporation of histone H3.1 suppresses the lineage potential of
skeletal muscle.
[2] Maehara, K. et al. (2016) Epigenetics Chromatin. 8, 35. Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified
after species separation..
4. 大川 恭行, 細胞ポテンシャル測定システムの開発, CREST・さきがけ合同会議, 2016.11.
5. 大川 恭行, Histone Variants and cell differentiation, Colorado Chromatin Meeting 2016, 2016.08.
6. 大川 恭行, 細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明, 新学術領域「クロマチン動構造」第四回領域会議, 2016.07.
7. 大川 恭行, N6-methyladenosine is required for the processing of MyoD pre-mRNA for maintaining skeletal muscle differentiation potential., Keystone Symposia Chromatin and Epigenetics (C2), 2016.03.
8. 大川 恭行, Cell fate decision on chromatin by MyoD, BMB2010(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会), 2015.12.
9. 大川 恭行, The Diversity of Mouse Histone H3 Variants, International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function, 2015.08.
10. 大川 恭行, クロマチンコード解読への挑戦 -NGS解析の展開-
, 第33回内分泌代謝学サマーセミナー, 2015.07.
11. 原田 哲仁, 前原 一満, 大川 恭行, ヒストンバリアントが制御する骨格筋分化能, NGS現場の会, 2015.07.
12. 大川 恭行, 細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明, 新学術領域研究「クロマチン動構造」第3回班会議, 2015.05.
13. 大川 恭行, クロマチン構造にプログラムされた骨格筋分化能~エピゲノム解析で解読するヒストンバーコード~, 千葉大学医学研究院開催セミナー, 2015.04.
14. 大川 恭行, The diversity of mouse histone H3 variants., Epigenomics (Z2), 2015.03.
15. 原田 哲仁, 大川 恭行, 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御されている
, 日本農芸化学会 2015 大会 , 2015.03.
16. 大川 恭行, ヒストンバリアントが制御する骨格筋分化能, 国際高等研究所 クロマチン・デコーディング研究会, 2015.03.
17. 大川 恭行, ヒストンH3バリアントの多様性 , ヒストンバリアント研究会, 2015.02.
18. 大川 恭行, High order chromatin remodeling in skeletal muscle differentiation, 理化学研究所CDB,Kobe「RIKEN EPIGENETICS in Kobe」, 2015.02.
19. 大川 恭行, 次世代シークエンサーによるエピゲノム解析 
~大規模情報処理パイプラインへの取り組み~, 京都大学学術情報メディアセンターセミナー, 2015.01.
20. 前原 一満, 大川 恭行, クロマチンの機能的エレメントとして働くヌクレオソーム配置パターンの探索, 定量生物学の会, 2014.11.
21. 大川 恭行, 骨格筋分化における空間クロマチン制御へのアプローチ, 定量生物学の会, 2014.11.
22. 國吉 勇輝, 前原 一満, 原田 哲仁, 平田 早季, 加藤 倫子, 浦崎 渚, 立花 太郎, 藤田 雅俊, 大川 恭行, 異種間ハイブリドーマを用いた全トランスクリプトーム解析 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
23. 原田 哲仁, 前原 一満, 佐藤 優子, 木村 宏, 大川 恭行, 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御される , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
24. 仙波 雄一郎, 小田原 淳, 林 正康, 工藤 健介, 國吉 勇輝, 前原 一満, 原田 哲仁, 立花 太郎, 沖 真弥, 目野 主税, 大川 恭行, ES細胞におけるChd2クロマチンリモデリング因子の機能解析 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
25. 林 正康, 小田原 淳, 仙波 雄一郎, 國吉 勇輝, 工藤 健介, 前原 一満, 原田 哲仁, 沖 真弥, 目野 主税, 大川 恭行, マウス胚性幹細胞 (mESC) におけるヘテロクロマチンを介した多分化能維持機構 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
26. 大川 恭行, ヒストンH3バリアントの多様性 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
27. 前原 一満, 大川 恭行, ヌクレオソーム配置パターンが表現する転写因子機能 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
28. 工藤 健介, 國吉 勇輝, 仙波 雄一郎, 林 正康, 小田原 淳, 前原 一満, 原田 哲仁, 沖 英次, 前原 喜彦, 大川 恭行, 骨格筋芽細胞C2C12細胞に細胞周期特異的に発現する遺伝子の同定 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
29. 原田 哲仁, 前原 一満, 佐藤 優子, 木村 宏, 大川 恭行, 骨格筋分化能はヒストンH3バリアントの取り込みによって制御される , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
30. 大川 恭行, ヒストンH3バリアントの多様性 , 第37回日本分子生物学年会, 2014.11.
31. 大川 恭行, クロマチン構造制御による骨格筋分化運命機構の解明, 第二回 若手による骨格筋細胞研究会, 2014.11.
32. 大川 恭行, 骨格筋分化におけるヒストンバリアントによるエピゲノム制御, 第87回日本生化学会大会, 2014.10.
33. 大川 恭行, ヒストンバリアントが制御する骨格筋分化能形成, 新学術領域研究 「性差構築の分子基盤」第6回領域会議, 2014.10.
34. 大川 恭行, ヒストンバリアントによる遺伝子選択 ~ヒストンバーコード解析の新たな展開~, 第75回日本癌学会学術総会, 2014.09.
35. 大川 恭行, ヒストンバリアントが制御する骨格筋分化能~ヒストンバーコード説の新たな展開~, 基礎生物学研究所 招聘セミナー講演, 2014.09.
36. 原田 哲仁, 前原 一満, 佐藤 優子, 木村 宏, 大川 恭行, Incorporation of Histone H3 Variants Dictates the Lineage Potential of Skeletal Muscle, FASEB;Science Research Conferences, 2014.07.
37. 大川 恭行, 細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明, 第2回「動的クロマチン構造と機能」班会議・若手交流ワークショップ, 2014.07.
38. 前原 一満, 大川 恭行, 機能を表現するヌクレオソーム配置パターンの探索, 第2回「動的クロマチン構造と機能」班会議・若手交流ワークショップ, 2014.07.
39. 原田 哲仁, 前原 一満, 大川 恭行, 選択的なヒストンH 3 バリアントの取り込みは骨格筋分化能を決定づける, 第2回「動的クロマチン構造と機能」班会議・若手交流ワークショップ, 2014.07.
40. 原田 哲仁, 大川 恭行, 選択的なヒストンH3バリアントの取り組みは骨格筋分化能を決定づける, 第66回日本細胞生物学会大会, 2014.06.
41. 前原 一満, 大川 恭行, Exploring nucleosome positioning patterns act as a functional component of chromatin structure, ENBO Workshop Histone varisnts, 2014.06.
42. 原田 哲仁, 前原 一満, 大川 恭行, Incorporation of Histone H3 Variants Dictates Myogenesis, ENBO Workshop Histone varisnts, 2014.06.
43. 大川 恭行, Diversity of histone H3 variants on mouse genome, ENBO Workshop Histone varisnts, 2014.06.
44. 原田 哲仁, 前原 一満, 大川 恭行, The balance of histone H3 variants around transcription start sites dictates cell differential potential, Keystone Symposia , 2014.02.
45. 前原 一満, 大川 恭行, The formation of nucleosome positioning patterns flanked by transcription factor binding site, Keystone Symposia , 2014.02.
46. 大川 恭行, 骨格筋分化運命を決定するゲノムマーキング機構, IGER seminar, 2014.01.
47. 原田 哲仁, 前原 一満, 大川 恭行, ヒストンH3バリアントの選択的取り込みは骨格筋分化能を支配する, 第36回日本分子生物学会年会, 2013.12.
48. 大川 恭行, 原田 哲仁, 前原 一満, ヒストンH3バリアントは骨格筋分化能を決定する, 第36回日本分子生物学会年会, 2013.12.
49. 林 正康, 小田原 淳, 原田 哲仁, 前原 一満, 赤司 浩一, 大川 恭行, マウス胚性幹細胞においてChromodomain Helicase DNA binding protein (Chd5)はOct3/4と共役して未分化性の維持に寄与する, 第36回日本分子生物学会年会, 2013.12.
50. 小田原 淳, 前原 一満, 原田 哲仁, 赤司 浩一, 大川 恭行, RNA polymerase IIのC末端ドメイン構造の非リン酸化修飾の網羅的解読, 第36回日本分子生物学会年会, 2013.12.
51. 大川 恭行, 前原 一満, 単一のChIP-Seqデータを使った細胞分化におけるヌクレオソーム配置と転写因子結合の一体的解析, 第36回日本分子生物学会年会, 2013.12.
52. 大川 恭行, 骨格筋分化運命決定のメカニズムを追う~クロマチン構造からみる筋形成~, 第一回若手による骨格筋研究会, 2013.11.
53. 大川 恭行, クロマチン構造から解く遺伝子発現制御機構の解明, 新学術領域研究「動く細胞と秩序」第3回若手の会, 2013.11.
54. 大川 恭行, Epigenomic approach unveils cell fate decision, 日本遺伝学会第85回大会, 2013.09.
55. 大川 恭行, ヒストンバリアントによる細胞運命制御, (独)国立成育研究医療センター招待講演, 2013.09.
56. 大川 恭行, High order chromatin regulation in skeletal muscle differentiation, 第86回日本生化学会大会, 2013.09.
57. 大川 恭行, Histone bariants determine the lineage potential of skeletal muscle, Fukuoka Internasional Symposium on Genomics & Epigenomics 2013, 2013.09.
58. 大川 恭行, 性差を構築するクロマチン構造基盤の解明, 新学術領域研究「性差構築の分子基盤」第5回領域会議, 2013.09.
59. 大川 恭行, 生命を形作る道の暗号を解読する, 一般公開シンポジウム「DNAをあやつる生物のしくみ」, 2013.08.
60. 大川 恭行, Exhaustive decoding of RNA polymerase II C-terminal domain non-phosphorylation modification., 新学術領域研究「転写サイクル」合同班会議2013, 2013.08.
61. 大川 恭行, 細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明, 新学術領域研究「動的クロマチン構造と機能」第1回班会議, 2013.08.
62. 大川 恭行, 細胞分化における高次クロマチン構造制御機構, 千里ライフサイエンスセミナー「エピジェネティクス制御からの生命活動の理解とその展望」, 2013.07.
63. 前原 一満, 小田原 淳, 原田 哲仁, 大川 恭行, 共局在性を評価する回帰モデルとENCODEデータセットを用いたChlP-seqデータの複数サンプル比較解析法, 第65回日本細胞生物学会大会, 2013.06.
64. 大川 恭行, ヒストンバリアントH3.3による細胞運命決定, 第65回日本細胞生物学会大会, 2013.06.
65. 小田原 淳, 林 正康, 前原 一満, 大川 恭行, 赤司 浩一, A novel approach to identify mutations responsible for leukemogenesis based on epigenetic inforimation., 第11回幹細胞シンポジウム, 2013.05.
66. 大川 恭行, 原田 哲仁, ヒストンバリアントによる骨格筋運命決定, 第7回日本エピジェネティクス研究会年会, 2013.05.
67. 大川 恭行, 次世代シークエンサーによる細胞分化運命決定メカニズムの解明, 第56回日本腎臓学会学術総会, 2013.05.
68. 大川 恭行, ヒストンバリアントによる骨格筋分化制御機構, 第1回ヒストンバリアント研究会, 2013.03.
69. 大川 恭行, Chd2 incorporates H3.3 to mark myogenic genes., 新学術領域「ゲノム支援」国際シンポジウム”Expanding Frontiers of Genome Science”, 2013.01.
70. 小田原 淳, 林 正康, 前原 一満, 原田 哲仁, 赤司 浩一, 大川 恭行, 選択的なヒストンバリアントH3.3の取り込みによる造血細胞分化運命決定機構の解明 , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
71. 吉見 智彦, 大川 恭行, 東 雅之, 立花 太郎, モノクローナル抗体を用いたリン酸化ヒストンH3の解析, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
72. 藤原 俊介, 堀井 健志, 平塚 賢, 大川 恭行, 佐藤 哲也, 須山 幹太, 吉田 英樹, 山口 政光, ショウジョウバエ転写因子DREFを中心とした転写制御ネットワーク:DREFの標的としてのHippo経路関連遺伝子の同定, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
73. 前原 一満, 小田原 淳, 原田 哲仁, 大川 恭行, 共局在回帰モデルとENCODEデータセットを介したChIP-seqデータの多サンプル比較解析, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
74. 柴田 磨己, 四方 明格, 牛島 智一, 大川 恭行, 久原 哲, 松下 智直, RNA-seq解析によるフィトクロムBの選択的スプライシング制御の標的遺伝子同定とその機能推定 , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
75. 大竹 博之, 馬場 崇, 佐藤 哲也, 嶋 雄一, 宮林 香奈子, 木村 宏, 大川 恭行, 須山 幹太, 諸橋 憲一郎, 成獣ライディッヒ細胞における新規Ad4BP/SF-1標的遺伝子の同定 , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
76. 杉本 のぞみ, 安河内 周平, 前原 一満, 清野 透, 胡桃坂 仁志, 大川 恭行, 藤田 雅俊, Cdt1結合蛋白質GRWD1は複製ライセンシングおよび細胞増殖に関わる新規ヒストンシャペロンである, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
77. 林 正康, 小田原 淳, 原田 哲仁, 前原 一満, 赤司 浩一, 大川 恭行, CHD5(Chromodomain helicase DNA binding protein 5)はマウスの胚性幹細胞においてH3.1と結合して遺伝子発現を抑制しうる, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
78. 一柳 健司, 一柳 朋子, 藤 英博, 大川 恭行, 佐々木 裕之, マウス亜種間におけるエピゲノム多型の解析, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
79. 嶋路 耕平, 小西 貴大, 田中 伸太朗, 木村 宏, 大川 恭行, 佐藤 哲也, 須山 幹太, 吉田 英樹, 山口 政光, ショウジョウバエヒストンメチル基転移酵素dG9aは複眼形態形成過程においてEGFR経路の制御に関与する , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
80. 馬場 崇, 大竹 博之, 佐藤 哲也, 宮林 香奈子, 宍戸 祐里菜, 嶋 雄一, 木村 宏, 大川 恭行, 須山 幹太, 諸橋 憲一郎, 組織特異的転写因子Ad4BP/SF-1による解糖系遺伝子群の転写を介したグルコース代謝制御, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
81. 大川 恭行, 高次クロマチン構造制御による骨格筋分化制御 , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
82. 梅河内 隆成, 臼井 一馬, 佐藤 哲也, 須山 幹太, 大川 恭行, 山口 政光, 吉田 英樹, mRNA新規小胞体標的化機構の分子メカニズムの解明 , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
83. 原田 哲仁, 前原 一満, 小田原 淳, 大川 恭行, Chd2依存的なH3.3マーキングが筋発生における骨格筋遺伝子のbivalent geneの形成に必要である , 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12.
84. 大川 恭行, ヒストンバリアントによるゲノムマーキングが骨格筋分化運命決定する, 第13回Wakoつくばフォーラム「細胞運命の制御メカニズム」, 2012.11.
85. 大川 恭行, 遺伝子をすべて見る研究への試み ―多様化するエピゲノム解析―, HPCIワークショップ2012(日本バイオインフォマティクス学会 創薬インフォマティクス研究会), 2012.11.
86. 大川 恭行, ヒストンバリアントH3.3取り込みによる骨格筋分化運命決定, 平成24年度遺伝研研究会「染色体ドメインの形成と機能発現機構」, 2012.10.
87. 大川 恭行, 「Deep sequecerによる実戦的解析 副題:ChIPseq解析からトランスクリプトーム解析でのトラブルシューティング」, 第4回新学術領域研究「性差構築の分子基盤」領域会議, 2012.10.
88. 大川 恭行, 遺伝子をすべて見る研究への挑戦
, 「京」シンポジウム 新生命科学分野開拓とスーパーコンピュータ「京」, 2012.08.
89. 大川 恭行, 高次クロマチン構造における細胞分化運命決定
, 第33回日本炎症・再生医学会, 2012.07.
90. 大川 恭行, 骨格筋分化における高次クロマチン構造制御機構の解明
, 新学術領域「遺伝情報収納・発現・継承の時空間場」・第5回班会議, 2012.06.
91. 大川 恭行 , ヒストンバリアントH3.3取り込みによる骨格筋分化運命決定
, 第6回日本エピジェネティクス研究会年会, 2012.05, 細胞分化では幹細胞と呼ばれる細胞は特定の細胞に分化する分化能を持っているとされてきた。一方で、この分化能は遺伝情報が収納されている核内に何らかのマーキング(エピジェネティックメモリー)として存在することが示唆されてきたが、たが、その分子機構は不明であった。
本研究ではゲノム上の骨格筋形成にかかわる遺伝子群は、細胞が筋肉形成される以前にH3.3と呼ばれるタンパク質で予めマーキングされており、これにより、細胞が筋肉組織を形成する能力を獲得することを明らかにした。また、マーキングの形成は、Chd2・MyoDの二つのタンパク質が行っていることを明らかにした。
本研究成果は、遺伝子のマーキングをモニタリングすることで、細胞が将来どの組織になるのか予測を可能としたものであり、再生医療の実用化にとって極めて有効な指標と期待される。.
92. 大川 恭行, 次世代シークエンサーを用いた高次クロマチン構造解析, 大阪大学生命機能研究科コロキアム, 2012.01.
93. 原田 哲仁, Anthony N. Imbalzano, 大川 恭行, Chd-2 dependent deposition of H3.3 is required for myogenic cell fate., KEYSTONE SYMPOSIA, 2012.01.
94. Jun Odawara, Akihito Harada, Yasuyuki Ohkawa, Control of gene expression through the phosphorylation of Ser2 and Ser5 of RNAPⅡ: A combined analysis for ChIPseq and RNAseq., KEYSTONE SYMPOSIA, 2012.01.
95. Yasuyuki Ohkawa, Jun Odawara, Akihito Harada, The deposition of histone varients is the basis of chromatin structual changes in cell fate decision., 第34回日本分子生物学会年会, 2011.12.
96. Akihito Harada, Jun Odawara, Kazumitu Maehara, Tomohiko Yoshimi, Saori Yoshimura, Taro Tachibana, Hitoshi Kurumizaka, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Chd-2 dependent deposition of H3.3 is crucial for Brg1 recruitment in myogenesis., 第34回日本分子生物学会年会, 2011.12.
97. Akihito Harada, Jun Odawara, Kazumitu Maehara, Tomohiko Yoshimi, Saori Yoshimura, Taro Tachibana, Hitoshi Kurumizaka, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa, Chd-2 dependent deposition of H3.3 is crucial for Brg1 recruitment in myogenesis., 第34回日本分子生物学会年会, 2011.12.
98. Shoko Sawano, Wataru Mizunoya, Ryuichi Tatsumi, Mako Nakamura, Yoshihide Ikeuchi, Yasuyuki Ohkawa, Visualization for nuclear distribution of PPARδ in myoblast., 第34回日本分子生物学会年会, 2011.12.
99. Kazumitu Maehara, Jun Odawara, Akihito Harada, Tomohiko Yoshimi, Taro Tachibana, Yasuyuki Ohkawa, Control of gene expression through the phosphorylation of Ser2 and Ser5 of RNAPⅡ: A combined analysis for ChIPseq and RNAseq., 第34回日本分子生物学会年会, 2011.12.
100. 大川 恭行, 次世代シークエンサーを用いた高次クロマチン構造解析, 新学術領域研究「遺伝情報場」 第2回異分野融合workshop, 2011.11.
101. 大川 恭行, 次世代シークエンサーを用いた高次クロマチン構造解析, 「サイエンス交流会」次世代シークエンサーをもちいた最先端ゲノム解析, 2011.07.
102. 大川 恭行, 次世代シークエンサーによる細胞分化運命決定メカニズムの解明, 岡山大学 守屋研究室 セミナー, 2011.07.
103. 大川 恭行, Chd2 determines myogenic cell fate, The 8th Stem Cell Research Symposium, 2010.05.
104. 大川 恭行, 高次クロマチン構造変換が決定する細胞分化運命, 分子細胞生物学セミナー, 2010.07.
105. 大川 恭行, 分化遺伝子選択における時空間制御機構の解明, 新学術領域研究「遺伝情報場」班会議, 2011.06.
106. Yasuyuki Ohkawa, Akihito Harada and Anthony Imbalzano, Spatial re-organization of regulatory sequences in myogenesis., 第32回 日本分子生物学会年会, 2009.12.
107. 大川 恭行, Genomic clustering accompanies cellular differentiation to temporally control gene expression, The 8th International Workshop on advanced Genomics [Expansion of Genome Science], 2009.06.
108. 大川 恭行, 骨格筋分化へ運命決定するクロマチンリモデリング因子Chd2によるゲノムマーキング機構, H22年度遺伝研研究会「細胞核超分子複合体の動態とその機能」, 2010.10.
109. Yasuyuki Ohkawa, Akihito Harada, Anthony Imbalzano, Spatial re-organization of regulatory sequences temporally controls gene expression., 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会, 2010.12.
作品・ソフトウェア・データベース等
1. 大川 恭行
, Genomewide 3C Browser
, 2010.10
The data browser for 3c-seq, [URL].
特許出願・取得
特許出願件数  4件
特許登録件数  0件
学会活動
所属学会名
日本生化学会
構造エピゲノム研究会
日本エピジェネティクス研究会
日本バイオインフォマティクス学会
日本細胞生物学会
日本分子生物学会
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2016.11.14~2016.11.15, 第4回若手による骨格筋細胞研究会, 座長(Chairmanship).
2015.08.08~2015.08.05, 第1回日本筋学会学術集会, 座長(Chairmanship).
2014.10.15~2014.10.18, 第87回日本生化学会大会, オーガナイザー.
2014.07.03~2014.07.05, 第2回「動的クロマチン構造と機能」班会議・若手交流ワークショップ, 座長(Chairmanship).
2013.09.11~2013.09.13, 第86回日本生化学会大会, オーガナイザー.
2012.06.24~2012.06.26, 新学術領域「遺伝情報収納・発現・継承の時空間場」・第5回班会議, 座長(Chairmanship).
2012.05.31~2012.06.02, 第10回幹細胞シンポジウム, 座長(Chairmanship).
2015.11.24~2015.11.25, 第三回若手による骨格筋細胞研究会, 事務局.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2014年度      
2015年度 11        11 
2016年度 21        21 
2017年度 26        26 
2018年度 37        37 
2019年度 43        43 
2013年度      
2012年度      
2011年度    
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
Unviersity of Massachusetts, UnitedStatesofAmerica, 2017.03~2017.03.
Unviersity of Massachusetts, UnitedStatesofAmerica, 2011.09~2011.10.
University of Massachusetts Medical School, UnitedStatesofAmerica, 2003.05~2007.11.
受賞
研究活動表彰, 国立大学法人 九州大学, 2016.11.
研究活動表彰 , 国立大学法人 九州大学, 2015.11.
研究活動表彰, 九州大学, 2014.11.
平成25年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞, 文部科学省, 2013.04.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2020年度~2021年度, 新学術領域研究, 代表, 高深度解析を可能とする単一細胞空間オミクス技術の開発.
2020年度~2022年度, 基盤研究(A), 代表, 全細胞オミクスによる骨格筋組織を構築するシステムの解明.
2019年度~2020年度, 新学術領域研究(研究領域提案型), 代表, 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.
2018年度~2019年度, 新学術領域研究, 代表, 空間トランスオミクス技術の開発.
2014年度~2016年度, 基盤研究(B), 代表, 骨格筋分化における遺伝子発現秩序形成の解明.
2013年度~2018年度, 新学術領域研究, 代表, 細胞分化にともなうクロマチン変動メカニズムの解明.
2013年度~2014年度, 新学術領域研究, 代表, 性差を構築するクロマチン構造基盤の解明.
2013年度~2014年度, 新学術領域研究, 代表, RNAポリメラーゼII 非リン酸化CTDコードの網羅的解読.
2011年度~2013年度, 基盤研究(B), 代表, 骨格筋分化の運命を決定する高次クロマチン構造制御機構の解析.
2011年度~2012年度, 挑戦的萌芽研究, 代表, 高精度遺伝子座同定法の開発.
2007年度~2008年度, 若手研究(B), 代表, ジーンクラスタリング(遺伝子集積)による骨格筋分化制御機構の解明.
2008年度~2009年度, 特定領域研究, 代表, 細胞分化における高次遺伝子発現制御機構ネットワークの解明.
2008年度~2009年度, 特定領域研究, 代表, CHD2クロマチンリモデリング因子に変異による無秩序遺伝子発現機構の解明.
日本学術振興会への採択状況(科学研究費補助金以外)
2018年度~2021年度, 国際共同研究事業 英国との国際共同研究プログラム(JRPs-LEAD with UKRI), 代表, 可逆的な老化における可塑的なエピゲノムが制御するゲノム安定性の理解.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2020年度~2022年度, AMED, 分担, 研究開発課題名:精緻エピゲノム解析技術開発とIRUD未解明症例への応用
【分担者課題名】組織内少数細胞を標的としたマルチオミックス技術の開発.
2017年度~2019年度, AMED-CREST, 分担, B細胞の免疫制御作用を起点とする自己免疫病態の理解とその応用
【分担者課題名】
制御性 B 細胞のトランスクリプトーム解析.
2016年度~2021年度, 戦略的創造研究推進事業 (文部科学省), 代表, 細胞ポテンシャル測定システムの開発.
2011年度~2016年度, 戦略的創造研究推進事業 (文部科学省), 分担, 次世代シークエンサーによる高次エピゲノム解析.
2006年度~2011年度, 科学技術振興調整費 (文部科学省), 分担, 成体幹細胞におけるクロマチンリモデリング機構制御の研究.
学内資金・基金等への採択状況
2012年度~2013年度, 九州大学教育研究プログラム・研究拠点形成プロジェクト(P&P), 代表, 革新的モノクローナル抗体作製法への挑戦.
2011年度~2011年度, 九州大学 教育研究プログラム P&P D-3タイプ, 代表, 大規模シークエンサーによる多能性幹細胞のエピジェネティックネットワークの解明.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。
 
 
九州大学知的財産本部「九州大学Seeds集」