2026/03/05 更新

写真a

イデ サトル
井手 聖
IDE SATORU
所属
総合研究院 細胞制御工学研究センター 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • 博士(バイオサイエンス) ( 奈良先端大 )

研究キーワード

  • 機械学習

  • 1細胞RNAシーケンス

  • ゲノミクス(バイオインフォマティクス)

  • クロマチン

  • 核小体

  • ケミカルバイオロジー

  • プロテオミクス

  • 生細胞イメージング

  • 液ー液相分離

研究分野

  • ライフサイエンス / 細胞生物学  / 細胞内相分離

  • ライフサイエンス / ゲノム生物学

  • ライフサイエンス / 遺伝学

学歴

  • 東京工業大学   生命理工学部   生物工学科

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    国名: 日本国

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  • 奈良先端科学技術大学院大学   バイオサイエンス研究科(博士前期課程)

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    国名: 日本国

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  • 奈良先端科学技術大学院大学   バイオサイエンス研究科(博士後期課程)

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    国名: 日本国

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経歴

  • 東京科学大学   総合研究院 細胞制御工学研究センター   助教

    2025年1月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 公益財団法人東京都医学総合研究所   ゲノム医学研究センター   研究員

    2024年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 国立遺伝学研究所   遺伝メカニズム研究系   客員研究員

    2024年3月 - 2025年3月

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  • 総合研究大学院大学   生命科学研究科 遺伝学専攻   助教

    2014年3月 - 2024年2月

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  • 国立遺伝学研究所   助教

    2014年3月 - 2024年2月

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    国名:日本国

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  • Institute of Human Genetics, CNRS, France   日本学術振興会海外特別研究員 & Association pour la Recherche sur le cancer (ARC) Fellow

    2010年4月 - 2014年2月

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    国名:フランス共和国

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  • 国立遺伝学研究所   博士研究員

    2006年12月 - 2010年3月

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  • 基礎生物学研究所   非常勤職員

    2006年5月 - 2006年11月

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  • 奈良先端科学技術大学院大学   教育系有期契約職員

    2006年4月 - 2006年5月

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▼全件表示

所属学協会

  • 日本エピジェネティクス研究会

    2025年5月 - 現在

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  • 日本分子生物学会

    2004年4月 - 現在

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論文

  • Liquid-like transcription condensates locally constrain chromatin in living human cells

    Adilgazy Semeigazin, Katsuhiko Minami, Masa A. Shimazoe, Saadi Khochbin, Daniel Panne, Satoru Ide, Kazuhiro Maeshima

    2025年7月

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    出版者・発行元:Cold Spring Harbor Laboratory  

    The organization and dynamics of chromatin play important roles in transcriptional regulation. The transcription machinery is known to constrain chromatin dynamics. Recently, transcription condensates formed via liquid-liquid phase separation (LLPS) or other mechanisms have emerged as key regulators of gene expression. What is the physical nature of such condensates in the cell? Do they interact with and constrain chromatin? To address these questions, we focused on BRD4-NUT, a fusion oncoprotein found in NUT carcinoma. Using single-molecule dual-color imaging, we found that individual BRD4-NUT molecules diffuse within condensates like a viscous liquid in live human cells. Single-nucleosome imaging specific to euchromatin shows that these liquid-like condensates restrict the movement of chromatin through BRD4 bromodomain-dependent crosslinking of neighboring acetylated nucleosomes. Our findings uncover a previously unrecognized mechanism by which LLPS-based condensates modulate chromatin dynamics, suggesting that condensates contribute to genome regulation through physical, and not only biochemical, control.

    DOI: 10.1101/2025.07.05.663270

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  • Replication-dependent histone labeling dissects the physical properties of euchromatin/heterochromatin in living human cells. 国際誌

    Katsuhiko Minami, Kako Nakazato, Satoru Ide, Kazunari Kaizu, Koichi Higashi, Sachiko Tamura, Atsushi Toyoda, Koichi Takahashi, Ken Kurokawa, Kazuhiro Maeshima

    Science advances   11 ( 13 )   eadu8400   2025年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A string of nucleosomes, where genomic DNA is wrapped around histones, is organized in the cell as chromatin, ranging from euchromatin to heterochromatin, with distinct genome functions. Understanding physical differences between euchromatin and heterochromatin is crucial, yet specific labeling methods in living cells remain limited. Here, we have developed replication-dependent histone (Repli-Histo) labeling to mark nucleosomes in euchromatin and heterochromatin based on DNA replication timing. Using this approach, we investigated local nucleosome motion in the four known chromatin classes, from euchromatin to heterochromatin, of living human and mouse cells. The more euchromatic (earlier-replicated) and more heterochromatic (later-replicated) regions exhibit greater and lesser nucleosome motions, respectively. Notably, the motion profile in each chromatin class persists throughout interphase. Genome chromatin is essentially replicated from regions with greater nucleosome motions, although the replication timing is perturbed. Our findings, combined with computational modeling, suggest that earlier-replicated regions have more accessibility, and local chromatin motion can be a major determinant of genome-wide replication timing.

    DOI: 10.1126/sciadv.adu8400

    PubMed

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  • Update of the FANTOM web resource: enhancement for studying noncoding genomes. 査読 国際誌

    Tomoe Nobusada, Chi Wai Yip, Saumya Agrawal, Jessica Severin, Imad Abugessaisa, Akira Hasegawa, Chung Chau Hon, Satoru Ide, Masaru Koido, Atsushi Kondo, Hiroshi Masuya, Shinya Oki, Michihira Tagami, Toyoyuki Takada, Chikashi Terao, Nishad Thalhath, Scott Walker, Kayoko Yasuzawa, Jay W Shin, Michiel J L de Hoon, Piero Carninci, Hideya Kawaji, Takeya Kasukawa

    Nucleic acids research   53 ( D1 )   D419-D424   2025年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The FANTOM web resource (https://fantom.gsc.riken.jp/) has been a unique resource for studying mammalian genomes, which is built on the research activities conducted in the international collaborative project FANTOM (Functional ANnoTation Of the Mammalian genome). In recent updates, we expanded annotations for long non-coding RNAs (lncRNAs) and transcribed cis-regulatory elements (CREs). The former was derived from the large-scale lncRNA perturbations in induced pluripotent stem cells (iPSCs) and integrative analysis of Hi-C data conducted in the sixth iteration of the project (FANTOM6). The resulting annotations of lncRNAs, according to the impact on cellular and molecular phenotypes and the potential RNA-chromatin interactions, are accessible via the interactive ZENBU-Reports framework. The latter involves a new platform, fanta.bio (https://fanta.bio/), which collects transcribed CREs identified via use of an extended dataset of CAGE profiles. The CREs, with their annotations including genetic and epigenetic information, are accessible via a dedicated interface as well as the UCSC Genome Browser Database. These updates offer enhanced opportunities to investigate the functions of non-coding regions within mammalian genomes.

    DOI: 10.1093/nar/gkae1047

    PubMed

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  • Orientation-independent-DIC imaging reveals that a transient rise in depletion attraction contributes to mitotic chromosome condensation. 査読 国際誌

    Shiori Iida, Satoru Ide, Sachiko Tamura, Masaki Sasai, Tomomi Tani, Tatsuhiko Goto, Michael Shribak, Kazuhiro Maeshima

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   121 ( 36 )   e2403153121   2024年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Genomic information must be faithfully transmitted into two daughter cells during mitosis. To ensure the transmission process, interphase chromatin is further condensed into mitotic chromosomes. Although protein factors like condensins and topoisomerase IIα are involved in the assembly of mitotic chromosomes, the physical bases of the condensation process remain unclear. Depletion attraction/macromolecular crowding, an effective attractive force that arises between large structures in crowded environments around chromosomes, may contribute to the condensation process. To approach this issue, we investigated the "chromosome milieu" during mitosis of living human cells using an orientation-independent-differential interference contrast module combined with a confocal laser scanning microscope, which is capable of precisely mapping optical path differences and estimating molecular densities. We found that the molecular density surrounding chromosomes increased with the progression from prophase to anaphase, concurring with chromosome condensation. However, the molecular density went down in telophase, when chromosome decondensation began. Changes in the molecular density around chromosomes by hypotonic or hypertonic treatment consistently altered the condensation levels of chromosomes. In vitro, native chromatin was converted into liquid droplets of chromatin in the presence of cations and a macromolecular crowder. Additional crowder made the chromatin droplets stiffer and more solid-like. These results suggest that a transient rise in depletion attraction, likely triggered by the relocation of macromolecules (proteins, RNAs, and others) via nuclear envelope breakdown and by a subsequent decrease in cell volumes, contributes to mitotic chromosome condensation, shedding light on a different aspect of the condensation mechanism in living human cells.

    DOI: 10.1073/pnas.2403153121

    PubMed

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  • Behaviors of nucleosomes with mutant histone H4s in euchromatic domains of living human cells 査読

    Adilgazy Semeigazin, Shiori Iida, Katsuhiko Minami, Sachiko Tamura, Satoru Ide, Koichi Higashi, Atsushi Toyoda, Ken Kurokawa, Kazuhiro Maeshima

    Histochemistry and Cell Biology   2024年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s00418-024-02293-x

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s00418-024-02293-x/fulltext.html

  • Chromatin organization and behavior in HRAS-transformed mouse fibroblasts 査読 国際誌

    Aoi Otsuka, Katsuhiko Minami, Koichi Higashi, Akane Kawaguchi, Sachiko Tamura, Satoru Ide, Michael J. Hendzel, Ken Kurokawa, Kazuhiro Maeshima

    Chromosoma   2024年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Research Square Platform LLC  

    Abstract

    In higher eukaryotic cells, a string of nucleosomes, where long genomic DNA is wrapped around core histones, are rather irregularly folded into a number of condensed chromatin domains, which have been revealed by super-resolution imaging and Hi-C technologies. Inside these domains, nucleosomes fluctuate and locally behave like a liquid. The behavior of chromatin may be highly related to DNA transaction activities such as transcription and repair, which are often upregulated in cancer cells. To investigate chromatin behavior in cancer cells and compare those of cancer and non-cancer cells, we focused on oncogenic-HRAS (Gly12Val)-transformed mouse fibroblasts CIRAS-3 cells and their parental 10T1/2 cells. CIRAS-3 cells are tumorigenic and highly metastatic. First, we found that HRAS-induced transformation altered not only chromosome structure, but also nuclear morphology in the cell. Using single-nucleosome imaging/tracking in live cells, we demonstrated that nucleosomes are locally more constrained in CIRAS-3 cells than in 10T1/2 cells. Consistently, heterochromatin marked with H3K9me3 and H3K27me3 was upregulated in CIRAS-3 cells. Finally, Hi-C analysis showed enriched interactions of the B-B compartment in CIRAS-3 cells, which likely represents transcriptionally inactive chromatin. Increased heterochromatin may play an important role in cell migration, as they have been reported to increase during metastasis. Our study also suggests that single-nucleosome imaging provides new insights into how local chromatin is structured in living cells.

    DOI: 10.21203/rs.3.rs-3631068/v1

    PubMed

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    その他リンク: https://www.researchsquare.com/article/rs-3631068/v1.html

  • Is euchromatin really open in the cell? 査読 国際誌

    Kazuhiro Maeshima, Shiori Iida, Masa A Shimazoe, Sachiko Tamura, Satoru Ide

    Trends in cell biology   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Genomic DNA is wrapped around a core histone octamer and forms a nucleosome. In higher eukaryotic cells, strings of nucleosomes are irregularly folded as chromatin domains that act as functional genome units. According to a typical textbook model, chromatin can be categorized into two types, euchromatin and heterochromatin, based on its degree of compaction. Euchromatin is open, while heterochromatin is closed and condensed. However, is euchromatin really open in the cell? New evidence from genomics and advanced imaging studies has revealed that euchromatin consists of condensed liquid-like domains. Condensed chromatin seems to be the default chromatin state in higher eukaryotic cells. We discuss this novel view of euchromatin in the cell and how the revealed organization is relevant to genome functions.

    DOI: 10.1016/j.tcb.2023.05.007

    PubMed

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  • POLR1A variants underlie phenotypic heterogeneity in craniofacial, neural, and cardiac anomalies 査読

    Kelly Smallwood, Kristin E.N. Watt, Satoru Ide, Kristina Baltrunaite, Chad Brunswick, Katherine Inskeep, Corrine Capannari, Margaret P. Adam, Amber Begtrup, Debora R. Bertola, Laurie Demmer, Erin Demo, Orrin Devinsky, Emily R. Gallagher, Maria J. Guillen Sacoto, Robert Jech, Boris Keren, Jennifer Kussmann, Roger Ladda, Lisa A. Lansdon, Sebastian Lunke, Anne Mardy, Kirsty McWalters, Richard Person, Laura Raiti, Noriko Saitoh, Carol J. Saunders, Rhonda Schnur, Matej Skorvanek, Susan L. Sell, Anne Slavotinek, Bonnie R. Sullivan, Zornitza Stark, Joseph D. Symonds, Tara Wenger, Sacha Weber, Sandra Whalen, Susan M. White, Juliane Winkelmann, Michael Zech, Shimriet Zeidler, Kazuhiro Maeshima, Rolf W. Stottmann, Paul A. Trainor, K. Nicole Weaver

    The American Journal of Human Genetics   110 ( 5 )   809 - 825   2023年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.ajhg.2023.03.014

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  • Condensed but liquid-like domain organization of active chromatin regions in living human cells. 査読 国際誌

    Tadasu Nozaki#, Soya Shinkai#, Satoru Ide#, Koichi Higashi#, Sachiko Tamura, Masa A Shimazoe, Masaki Nakagawa, Yutaka Suzuki, Yasushi Okada, Masaki Sasai, Shuichi Onami, Ken Kurokawa, Shiori Iida, Kazuhiro Maeshima

    Science advances   9 ( 14 )   eadf1488   2023年4月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In eukaryotes, higher-order chromatin organization is spatiotemporally regulated as domains, for various cellular functions. However, their physical nature in living cells remains unclear (e.g., condensed domains or extended fiber loops; liquid-like or solid-like). Using novel approaches combining genomics, single-nucleosome imaging, and computational modeling, we investigated the physical organization and behavior of early DNA replicated regions in human cells, which correspond to Hi-C contact domains with active chromatin marks. Motion correlation analysis of two neighbor nucleosomes shows that nucleosomes form physically condensed domains with ~150-nm diameters, even in active chromatin regions. The mean-square displacement analysis between two neighbor nucleosomes demonstrates that nucleosomes behave like a liquid in the condensed domain on the ~150 nm/~0.5 s spatiotemporal scale, which facilitates chromatin accessibility. Beyond the micrometers/minutes scale, chromatin seems solid-like, which may contribute to maintaining genome integrity. Our study reveals the viscoelastic principle of the chromatin polymer; chromatin is locally dynamic and reactive but globally stable.

    DOI: 10.1126/sciadv.adf1488

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  • Chromatin behavior in living cells: Lessons from single-nucleosome imaging and tracking. 査読 国際誌

    Satoru Ide, Sachiko Tamura, Kazuhiro Maeshima

    BioEssays : news and reviews in molecular, cellular and developmental biology   44 ( 7 )   e2200043   2022年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Eukaryotic genome DNA is wrapped around core histones and forms a nucleosome structure. Together with associated proteins and RNAs, these nucleosomes are organized three-dimensionally in the cell as chromatin. Emerging evidence demonstrates that chromatin consists of rather irregular and variable nucleosome arrangements without the regular fiber structure and that its dynamic behavior plays a critical role in regulating various genome functions. Single-nucleosome imaging is a promising method to investigate chromatin behavior in living cells. It reveals local chromatin motion, which reflects chromatin organization not observed in chemically fixed cells. The motion data is like a gold mine. Data analyses from many aspects bring us more and more information that contributes to better understanding of genome functions. In this review article, we describe imaging of single-nucleosomes and their tracked behavior through oblique illumination microscopy. We also discuss applications of this technique, especially in elucidating nucleolar organization in living cells.

    DOI: 10.1002/bies.202200043

    PubMed

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  • Telomere-specific chromatin capture using a pyrrole–imidazole polyamide probe for the identification of proteins and non-coding RNAs 査読 国際誌

    Satoru Ide#*, Asuka Sasaki#, Yusuke Kawamoto, Toshikazu Bando, Hiroshi Sugiyama, Kazuhiro Maeshima

    Epigenetics & Chromatin   14 ( 1 )   46 - 46   2021年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title><sec>
    <title>Background</title>
    Knowing chromatin components at a DNA regulatory element at any given time is essential for understanding how the element works during cellular proliferation, differentiation and development. A region-specific chromatin purification is an invaluable approach to dissecting the comprehensive chromatin composition at a particular region. Several methods (e.g., PICh, enChIP, CAPTURE and CLASP) have been developed for isolating and analyzing chromatin components. However, all of them have some shortcomings in identifying non-coding RNA associated with DNA regulatory elements.


    </sec><sec>
    <title>Results</title>
    We have developed a new approach for affinity purification of specific chromatin segments employing an <italic>N</italic>-methyl pyrrole (P)-<italic>N</italic>-methylimidazole (I) (PI) polyamide probe, which binds to a specific sequence in double-stranded DNA via Watson–Crick base pairing as a minor groove binder. This new technique is called proteomics and RNA-omics of isolated chromatin segments (PI-PRICh). Using PI-PRICh to isolate mouse and human telomeric components, we found enrichments of shelterin proteins, the well-known telomerase RNA component (TERC) and telomeric repeat-containing RNA (TERRA). When PI-PRICh was performed for alternative lengthening of telomere (ALT) cells with highly recombinogenic telomeres, in addition to the conventional telomeric chromatin, we obtained chromatin regions containing telomeric repeat insertions scattered in the genome and their associated RNAs.


    </sec><sec>
    <title>Conclusion</title>
    PI-PRICh reproducibly identified both the protein and RNA components of telomeric chromatin when targeting telomere repeats. PI polyamide is a promising alternative to simultaneously isolate associated proteins and RNAs of sequence-specific chromatin regions under native conditions, allowing better understanding of chromatin organization and functions within the cell.


    </sec>

    DOI: 10.1186/s13072-021-00421-8

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1186/s13072-021-00421-8/fulltext.html

  • 1,6-hexanediol rapidly immobilizes and condenses chromatin in living human cells. 査読 国際誌

    Yuji Itoh, Shiori Iida, Sachiko Tamura, Ryosuke Nagashima, Kentaro Shiraki, Tatsuhiko Goto, Kayo Hibino, Satoru Ide, Kazuhiro Maeshima

    Life science alliance   4 ( 4 )   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Liquid droplets formed inside the cell by liquid-liquid phase separation maintain membrane-less condensates/bodies (or compartments). These droplets are important for concentrating certain molecules and facilitating spatiotemporal regulation of cellular functions. 1,6-hexanediol (1,6-HD), an aliphatic alcohol, inhibits weak hydrophobic protein-protein/protein-RNA interactions required for the droplet formation (droplet melting activity) and is used here to elucidate the formation process of cytoplasmic/nuclear condensates/bodies. However, the effect of 1,6-HD on chromatin in living cells remains unclear. We found that 1,6-HD drastically suppresses chromatin motion and hyper-condenses chromatin in human cells by using live-cell single-nucleosome imaging, which detects changes in the state of chromatin. These effects were enhanced in a dose-dependent manner. Chromatin was "frozen" by 5%, or higher, concentrations of 1,6-HD. 1,6-HD greatly facilitated cation-dependent chromatin condensation in vitro. This 1,6-HD action is distinct from its melting activity of liquid droplets. Alcohols, such as 1,6-HD, appear to remove water molecules around chromatin and locally condense chromatin. Therefore, liquid droplet results obtained using 1,6-HD should be carefully interpreted or reconsidered when these droplets are associated with chromatin.

    DOI: 10.26508/lsa.202001005

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  • Transcriptional suppression of ribosomal DNA with phase separation. 査読 国際誌

    Satoru Ide*, Ryosuke Imai, Hiroko Ochi, Kazuhiro Maeshima*

    Science advances   6 ( 42 )   2020年10月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The nucleolus is a nuclear body with multiphase liquid droplets for ribosomal RNA (rRNA) transcription. How rRNA transcription is regulated in the droplets remains unclear. Here, using single-molecule tracking of RNA polymerase I (Pol I) and chromatin-bound upstream binding factor (UBF), we reveal suppression of transcription with phase separation. For transcription, active Pol I formed small clusters/condensates that constrained rDNA chromatin in the nucleolus fibrillar center (FC). Treatment with a transcription inhibitor induced Pol I to dissociate from rDNA chromatin and to move like a liquid within the nucleolar cap that transformed from the FC. Expression of a Pol I mutant associated with a craniofacial disorder inhibited transcription by competing with wild-type Pol I clusters and transforming the FC into the nucleolar cap. The cap droplet excluded an initiation factor, ensuring robust silencing. Our findings suggest a mechanism of rRNA transcription suppression via phase separation of intranucleolar molecules governed by Pol I.

    DOI: 10.1126/sciadv.abb5953

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  • SETDB1-dependent heterochromatin stimulates alternative lengthening of telomeres 査読

    Mathilde Gauchier, Sophie Kan, Amandine Barral, Sandrine Sauzet, Eneritz Agirre, Erin Bonnell, Nehmé Saksouk, Teresa K. Barth, Satoru Ide, Serge Urbach, Raymund J. Wellinger, Reini F. Luco, Axel Imhof, Jérôme Déjardin

    Science Advances   5 ( 5 )   eaav3673 - eaav3673   2019年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Association for the Advancement of Science (AAAS)  

    Alternative lengthening of telomeres, or ALT, is a recombination-based process that maintains telomeres to render some cancer cells immortal. The prevailing view is that ALT is inhibited by heterochromatin because heterochromatin prevents recombination. To test this model, we used telomere-specific quantitative proteomics on cells with heterochromatin deficiencies. In contrast to expectations, we found that ALT does not result from a lack of heterochromatin; rather, ALT is a consequence of heterochromatin formation at telomeres, which is seeded by the histone methyltransferase SETDB1. Heterochromatin stimulates transcriptional elongation at telomeres together with the recruitment of recombination factors, while disrupting heterochromatin had the opposite effect. Consistently, loss of SETDB1, disrupts telomeric heterochromatin and abrogates ALT. Thus, inhibiting telomeric heterochromatin formation in ALT cells might offer a new therapeutic approach to cancer treatment.

    DOI: 10.1126/sciadv.aav3673

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  • Dynamic chromatin organization without the 30-nm fiber. 査読

    Maeshima K, Ide S, Babokhov M

    Current opinion in cell biology   58   95 - 104   2019年3月

  • Density imaging of heterochromatin in live cells using orientation-independent-DIC microscopy. 査読 国際誌

    Ryosuke Imai, Tadasu Nozaki, Tomomi Tani, Kazunari Kaizu, Kayo Hibino, Satoru Ide, Sachiko Tamura, Koichi Takahashi, Michael Shribak, Kazuhiro Maeshima

    Molecular biology of the cell   28 ( 23 )   3349 - 3359   2017年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In eukaryotic cells, highly condensed inactive/silenced chromatin has long been called "heterochromatin." However, recent research suggests that such regions are in fact not fully transcriptionally silent and that there exists only a moderate access barrier to heterochromatin. To further investigate this issue, it is critical to elucidate the physical properties of heterochromatin such as its total density in live cells. Here, using orientation-independent differential interference contrast (OI-DIC) microscopy, which is capable of mapping optical path differences, we investigated the density of the total materials in pericentric foci, a representative heterochromatin model, in live mouse NIH3T3 cells. We demonstrated that the total density of heterochromatin (208 mg/ml) was only 1.53-fold higher than that of the surrounding euchromatic regions (136 mg/ml) while the DNA density of heterochromatin was 5.5- to 7.5-fold higher. We observed similar minor differences in density in typical facultative heterochromatin, the inactive human X chromosomes. This surprisingly small difference may be due to that nonnucleosomal materials (proteins/RNAs) (∼120 mg/ml) are dominant in both chromatin regions. Monte Carlo simulation suggested that nonnucleosomal materials contribute to creating a moderate access barrier to heterochromatin, allowing minimal protein access to functional regions. Our OI-DIC imaging offers new insight into the live cellular environments.

    DOI: 10.1091/mbc.E17-06-0359

    PubMed

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  • Targeting 24 bp within Telomere Repeat Sequences with Tandem Tetramer Pyrrole-Imidazole Polyamide Probes 査読

    Yusuke Kawamoto, Asuka Sasaki, Anandhakumar Chandran, Kaori Hashiya, Satoru Ide, Toshikazu Bando, Kazuhiro Maeshima, Hiroshi Sugiyama

    Journal of the American Chemical Society   138 ( 42 )   14100 - 14107   2016年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/jacs.6b09023

    Scopus

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  • Telomere Visualization in Tissue Sections using Pyrrole-Imidazole Polyamide Probes 査読

    Asuka Sasaki, Satoru Ide, Yusuke Kawamoto, Toshikazu Bando, Yukinori Murata, Mari Shimura, Kazuhiko Yamada, Akiyoshi Hirata, Kiyoshi Nokihara, Tatsumi Hirata, Hiroshi Sugiyama, Kazuhiro Maeshima

    Scientific Reports   6   29261   2016年7月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Publishing Group  

    DOI: 10.1038/srep29261

    Scopus

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  • Liquid-like behavior of chromatin 査読

    Kazuhiro Maeshima, Satoru Ide, Kayo Hibino, Masaki Sasai

    Current Opinion in Genetics and Development   37   36 - 45   2016年4月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Elsevier Ltd  

    DOI: 10.1016/j.gde.2015.11.006

    Scopus

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  • Tandem trimer pyrrole–imidazole polyamide probes targeting 18 base pairs in human telomere sequences 査読

    Kawamoto Y, Sasaki A, Hashiya K, Ide S, Bando T, Maeshima K, Sugiyama H

    Chemical Science   6 ( 4 )   2307 - 2312   2015年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c4sc03755c

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  • End-targeting proteomics of isolated chromatin segments of a mammalian ribosomal RNA gene promoter 査読

    Satoru Ide, Jerome Dejardin

    NATURE COMMUNICATIONS   6   6674   2015年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/ncomms7674

    Web of Science

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  • Structural Evaluation of Tandem Hairpin Pyrrole-Imidazole Polyamides Recognizing Human Telomeres 査読

    Akiyoshi Hirata, Kiyoshi Nokihara, Yusuke Kawamoto, Toshikazu Bando, Asuka Sasaki, Satoru Ide, Kazuhiro Maeshima, Takeshi Kasama, Hiroshi Sugiyama

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   136 ( 32 )   11546 - 11554   2014年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ja506058e

    Web of Science

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  • Cellular Senescence in Yeast Is Regulated by rDNA Noncoding Transcription 査読

    Kimiko Saka, Satoru Ide, Austen R. D. Ganley, Takehiko Kobayashi

    CURRENT BIOLOGY   23 ( 18 )   1794 - 1798   2013年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.cub.2013.07.048

    Web of Science

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  • Rtt109 Prevents Hyper-Amplification of Ribosomal RNA Genes through Histone Modification in Budding Yeast 査読

    Satoru Ide, Kimiko Saka, Takehiko Kobayashi

    PLoS Genetics   9 ( 4 )   e1003410   2013年4月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pgen.1003410

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  • Abundance of Ribosomal RNA Gene Copies Maintains Genome Integrity 査読

    Satoru Ide, Takaaki Miyazaki, Hisaji Maki, Takehiko Kobayashi

    SCIENCE   327 ( 5966 )   693 - 696   2010年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1126/science.1179044

    Web of Science

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  • Analysis of DNA replication in Saccharomyces cerevisiae by two-dimensional and pulsed-field gel electrophoresis 査読

    Satoru Ide, Takehiko Kobayashi

    Current Protocols in Cell Biology   Chapter 22 ( 49 )   Unit 22.14   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:John Wiley and Sons Inc.  

    DOI: 10.1002/0471143030.cb2214s49

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  • The Effect of Replication Initiation on Gene Amplification in the rDNA and Its Relationship to Aging 査読

    Austen R. D. Ganley, Satoru Ide, Kimiko Saka, Takehiko Kobayashi

    MOLECULAR CELL   35 ( 5 )   683 - 693   2009年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.molcel.2009.07.012

    Web of Science

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  • Abnormality in initiation program of DNA replication is monitored by the highly repetitive rRNA gene array on chromosome XII in budding yeast 査読

    Satoru Ide, Keiichi Watanabe, Hiromitsu Watanabe, Katsuhiko Shirahige, Takehiko Kobayashi, Hisaji Maki

    MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY   27 ( 2 )   568 - 578   2007年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/MCB.00731-06

    Web of Science

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MISC

  • リボソームRNA遺伝子座から転写されるncRNA群と核小体の機能 招待

    井手聖

    実験医学増刊 “情報”から“マテリアル”へ ノンコーディングRNA研究 中川真一,廣瀬哲郎,松本有樹修編   42 ( 15 )   2389 - 2395   2024年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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  • 相分離モデルで理解する転写制御〜核小体と転写コンデンセート〜 招待

    井手 聖, 前島 一博

    生体の科学   74   234 - 239   2023年6月

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  • 核内構造体と液‒液相分離 ~核小体と転写コンデンセートを中心に~ 招待

    井手 聖, 前島 一博

    生化学 特集「今,解き明かされつつある液‒液相分離による生体機能制御」椎名伸之、奥野浩行編   94 ( 4 )   485 - 493   2022年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

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  • 物性から迫るクロマチンの実像―相分離するクロマチンは液体か?固体か? 招待

    島添將誠, 井手 聖, 前島一博

    実験医学増刊号 セントラルドグマの新常識 田口英樹,小林武彦,稲田利文編   40 ( 12 )   32 - 41   2022年7月

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    記述言語:日本語  

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  • クロマチン構造と相分離 招待

    井手聖, 前島一博

    相分離生物学の全貌(現代化学増刊46)   92 - 98   2020年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)  

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  • クロマチンダイナミクス~クロマチンの物理的特性とその生物学的意味~

    井手聖, 永島崚甫, 前島一博

    実験医学   36 ( 17 )   2918‐2924   2018年11月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 特定のクロマチン領域に結合するタンパク質の網羅的解析 PICh法など

    井手 聖

    実験医学別冊 エピジェネティクス実験スタンダード もう悩まない! ゲノム機能制御の読み解き方 牛島俊和、眞貝洋一、塩見春彦編   370 - 378   2017年5月

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  • rDNA instability induces cellular senescence through MRC1 in budding yeast

    Kimiko Saka, Satoru Ide, Austen Ganley, Takehiko Kobayashi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   87 ( 6 )   436 - 436   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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  • Repression of non-coding transcription extends yeast lifespan

    Kimiko Saka, Satoru Ide, Austen Ganley, Takehiko Kobayashi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   85 ( 6 )   404 - 404   2010年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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  • rDNAのゲノム維持における役割

    小林武彦, 井手聖

    細胞工学   29 ( 9 )   895 - 900   2010年8月

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    担当区分:最終著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)  

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  • rDNAのゲノム維持における役割 (特集 細胞分裂・染色体分配の新常識--鍵を握る動原体の制御)

    小林 武彦, 井手 聖

    細胞工学   29 ( 9 )   895 - 900   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:学研メディカル秀潤社  

    CiNii Books

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  • Stability of Ribosomal RNA gene cluster and its chromatin structure

    Satoru Ide, Kimiko Saka, Takaaki Miyazaki, Takehiko Kobayashi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   84 ( 6 )   436 - 436   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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  • Amplified ribosomal RNA genes segregate asymmetrically in yeast cell division

    Takaaki Miyazaki, Satoru Ide, Takehiko Kobayashi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   84 ( 6 )   436 - 436   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

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  • Extra coding functions of ribosormal RNA genes

    Ide Satoru, Maki Hisaji, Kobayashi Takehiko

    GENES & GENETIC SYSTEMS   83 ( 6 )   536 - 536   2008年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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  • rDNA instability and cellular aging

    Takehiko Kobayashi, Satoru Ide, Kimiko Saka

    GENES & GENETIC SYSTEMS   82 ( 6 )   509 - 509   2007年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

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  • rDNA locus plays a new role in monitoring abnormal initiation program of chromosomal replication by DNA damage checkpoint control

    Satoru Ide, Keiichi Watanabe, Hiromitsu Watanabe, Katsuhiko Shirahige, Takehiko Kobayashi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   81 ( 6 )   410 - 410   2006年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • ナノスケールの細胞内液滴形成を可視化する新しい蛍光異方性顕微鏡法の開発

    研究課題/領域番号:23K17398  2023年6月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    谷 知己, 前島 一博, 井手 聖

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    配分額:25870000円 ( 直接経費:19900000円 、 間接経費:5970000円 )

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  • I型RNAポリメラーゼがつくる非ドメイン型バイオポリマーの探索と機能解析

    研究課題/領域番号:22H05606  2022年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    井手 聖

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    配分額:9620000円 ( 直接経費:7400000円 、 間接経費:2220000円 )

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  • リボソームRNAの転写を促進する場の試験管内再構成とその破綻

    研究課題/領域番号:21H02535  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    井手 聖、村山泰斗

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    配分額:16770000円 ( 直接経費:12900000円 、 間接経費:3870000円 )

    タンパク質翻訳装置リボソームを合成する場である核小体は相分離によって形成される液滴(ドロプレット)であることがわかってきている。本研究では相分離がその機能にどのように寄与するのかを明らかにするために、rRNAの転写を担う分子からなる中心層FCに着目し、精製したタンパク質UBF、rDNA、RNAを用いて、rRNAの転写活性時のFCの再構築を試みている。本年度では以下の3つの結果を得た。(i) UBF-rDNAの液滴は、RNAを添加することで、溶解し小さくなると同時に、最終的には残存した構造体は、ガラスの面に吸着せず、絶えず跳ねて浮遊し、かつ液滴同士も融合しないことから固いゲルのようなものであることがわかった。これは細胞内のFCがrRNAの転写が起こると小さくかつ核小体全体に分散することと一致する。(ii) 次にT7RNAポリメラーゼを用いて、ある条件においてUBFの液滴の中でrRNAの転写を誘導することに成功した。その結果、転写は液滴辺縁部で起こり、合成されたrRNAがそのまま辺縁部に蓄積されることがわかった。これはRNAポリメラーゼIによるrDNAの転写はFC/DFCの境界で起こるという電子顕微鏡の結果と一致し、相分離によって転写が起こる位置が決まることがわかった。(iii) UBFは試験管内において配列によらずDNAに非特異的に結合するタンパク質であると知られているが、液滴を形成すると遺伝子コーディング領域と遺伝子間領域(IGS)を識別し、コーディング領域を液滴の中心に、一方IGS領域を液滴の外縁部に分離することを見出した。実際に細胞内でのそれらの局在をFISH法によって調べると、コーディング領域はUBFと共局在し、IGSはその周りにいることを確認することできた。

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  • リボソームRNAの転写を促進する場の試験管内再構成とその破綻

    研究課題/領域番号:23K21326  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    井手 聖, 村山 泰斗

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    配分額:16770000円 ( 直接経費:12900000円 、 間接経費:3870000円 )

    本研究では核小体の機能に液―液相分離がどのように寄与するのかを明らかにすることを目的とする。具体的には、rRNAの転写を担う分子からなる中心層FCに着目し、精製したタンパク質UBF、rDNA、RNAを用いて、rRNAの転写活性時のFCの再構築を試みている。本年度では前年度の結果を踏まえて以下に示す3つの成果を得た。
    (i) 細胞内でrRNAの転写は中心層FCの縁で起こる。つまり、転写の鋳型であるrDNAが中心層の縁に局在する。組換えタンパク質UBFを試験管内で相分離させ、形成した液滴にrDNAを混ぜ、その局在が再現できるかを試みた。rDNAの遺伝子コーディング領域(CDS)だけを混ぜた場合、液滴全体に均一に分布する。一方で、CDSに遺伝子間領域(IGS)を融合すると、CDSが液滴の縁にたまるようになることがわかった。IGSは相分離の作用で液滴から排除され、その外縁部に局在していた。このことから、相分離の作用を介して核小体内でrDNA領域の空間配置が決定されることが明らかになった。
    (ii) rRNAの転写が起こる中心層FCは、核小体内で小さく分散して局在する。液滴であるにもかかわらず近接しても融合しない。この現象を説明するため、前年度までにrRNAの存在下では液滴UBFが相転移しゲル状態になっていることが示唆されていた。そこで今年度では分子のダイナミクスを指標に検証した。蛍光分子プローブについて一分子イメージング法や光褪色後蛍光回復法(FRAP)を用いて調べたところ、予想通りrRNAを添加すると液滴内の分子のダイナミクスは下がることを見出した。
    (iii) 組換えタンパク質UBFは試験管で液滴を形成する。天然変性領域を欠損させた部分タンパク質を精製することで、UBFアミノ酸配列内での責任領域を相分離の責任領域を同定した。

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  • 神経変性疾患の原因遺伝子が引き起こすクロマチン構造変換の分子機構の解析

    研究課題/領域番号:18K06187  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    井手 聖

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    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    リボソーム合成工場である核小体には、大量のリボソームRNA(rRNA)を供給するためにリボソームRNA遺伝子(rDNA)が局在し、転写因子UBFがrDNA領域全体に結合することでユニークなクロマチン構造を形成している。本研究では、神経変性疾患の原因として同定された変異型UBFがrRNAの転写を亢進させハイパーアクティブ状態へと引き上げるクロマチンの構造変換の仕組みを明らかにすることを目的としている。変異型UBFにより引き起こされる核小体クロマチンの構造変換を、研究代表者自身が開発した二つのオリジナルの方法で評価した。①超解像顕微鏡を用いて生きている細胞内で正常型UBFと変異型UBFの動きを一分子レベルで観察した。驚くべきことに、変異挿入によりその動きに大きな変化は見られなかった。②次に、rDNA自身の動きから、クロマチンの凝縮具合を測定するために、rDNAを直接部位特異的にCy3-dCTPでラベリングする方法を新たに確立した。現在、その方法により変異型UBFを発現後にrDNAの動きがどのように変化するかを検証している。

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  • 一分子解析とオミックス解析の統合による核小体静的クロマチン構造の解明

    研究課題/領域番号:15K18580  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    井手 聖

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    核小体の形態異常は、遺伝病(リボソーム病)を引き起こす要因となることが知られている。本研究では、核小体クロマチン内に新たに同定した因子が局在する凝集構造体に着目し、そこに含まれる因子群を一分子顕微鏡で観察した。その結果、RNAポリメラーゼIがブラウン運動しながらも、ある一定の範囲でまとまる様子が観察されたことから、凝集構造体は液滴様の塊であることが判明した。さらに、リボソーム病の原因であるRNAポリメラーゼの変異アレルを異所的に発現させることで、液滴様凝集構造体を再構築することができた。このことから、本研究で着目した凝集構造体の液滴様性質が、遺伝疾患の一因になっている可能性が考えられる。

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  • rRNA遺伝子上での包括的なDNA-タンパク相互作用情報の抽出基盤の構築

    研究課題/領域番号:15H01361  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    井手 聖

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:11310000円 ( 直接経費:8700000円 、 間接経費:2610000円 )

    代表者は自ら開発してきたePICh法(配列特異的クロマチンプロテオミクス法)を用い、リボソームRNA遺伝子上での包括的なDNA-タンパク相互作用情報の抽出基盤を構築するために、ターミネーターとエンハンサーに対するePICh法(配列特異的クロマチンプロテオミクス法)ためのプローブを合成した。留学先で合成していた人工核酸LNAに代わり、異なる2つの人工核酸(ENAと2’-FluoroRNAオリゴ核酸)を東京工業大学清尾先生の協力の元、自ら合成した。それぞれの人工核酸が標的DNA配列をプルダウンし濃縮できるかを試験管内で調べたところ、ENAはLNAと同じように効率よく標的DNAを濃縮できたが、2’-Fluoro RNAはプルダウン効率が1/10程度であった。現在、両方の人工核酸とクロマチン抽出液を混ぜてエンハンサーとターミネーターのクロマチンの精製を試みている。
    プロジェクトの遅延に備えてバックアッププランとして用意した、プロモーター領域に結合しているクロマチン構成因子の中から、転写に関わる新規因子に着眼し、それらの機能解析(CIRH1AとTHUMPD1)を遂行した。CIRH1Aはプロモーター配列に対するePICh法を用いることで、転写阻害剤であるアクチノマイシンDを処理し、転写を阻害した時にのみ、プロモーターに結合する新規因子として同定した。アクチノマイシンD 処理後rDNA領域を安定に維持することに関与している。また、これまでプロモーター配列に結合する因子として同定したものの中で、siRNAを用いたスクリーニングによる網羅的にノックダウンすることで、転写活性に必要な新規因子としてTHUMPD1を見出した。内在性のTHUMPD1遺伝子のC末端にゲノム編集を用いGFPタグを挿入し、その局在を調べたところ、核全体に分布し、かつ核小体内により有意に蓄積していた。

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  • 生体分子超過密空間におけるDNA上での素反応を可能とする足場の理解

    2015年4月 - 2016年3月

    武田科学振興財団  ライフサイエンス研究助成 

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    担当区分:研究代表者 

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