Structural elucidation of the multi-subunit interactions that establish the transcriptional unity mechanism
| Project Area | Elucidation of the mechanisms of transcriptional unity by understanding spatiotemporal multifactorial interactions |
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| Project/Area Number |
21H05161
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
仙石 徹 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (60576312)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | エピジェネティクス / 転写 / クライオ電子顕微鏡 / 分子動力学 / がん / 転写因子 / X線結晶構造解析 / クライオ電顕 / ユビキチン化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、二村班・高橋班と協力し、以下の3つの転写ユニティー機構の構造を明らかにする。
１）強力な表現型を誘導する転写因子の形成する転写ユニティー機構
２）転写開始・伸長・終結を同時に制御する転写ユニティー機構
３）転写伸長・クロマチン修飾を相互に制御する転写ユニティー機構
本研究によって明らかにされる転写ユニティー機構の立体構造は転写ユニティー機構の理解のみに留まらず、「アキレスの踵」となりうるdruggable部位を見出し、そこを標的とする生理活性分子の合理的設計の基盤となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
転写ユニティー中のヒストン修飾酵素とヌクレオソームとの相互作用、およびその触媒制御機構について研究を行った。ヒストンH2Bのリジン120のモノユビキチン化（H2BK120ub）は、ヒストン修飾クロストークの上流に位置し、H3K4およびH3K79のメチル化を促進し、転写伸長やDNA修復を制御している。ヒトにおいて、H2BK120ubはBre1A/RNF20とBre1B/RNF40という相同な2種類のタンパク質からなるヘテロ2量体がE3酵素として働くことで導入される。Bre1AやH2BK120ubのレベル低下は多くのがんで観察されており、H2BK120ubはがん抑制機能を持つと考えられている。Bre1複合体によるH2BK120特異的モノユビキチン化とその制御機構に関する知見を得るため、我々はクライオ電子顕微鏡を用いてBre1複合体がヌクレオソームに結合した構造を決定した。複合体構造中で、Bre1が持つ2つのRINGドメインがヌクレオソームの酸性パッチとDNAにまたがるように結合し、その結果、片方のRINGドメインはE2酵素とユビキチンをH2BK120の近傍にリクルートするのに適した位置に存在していた。また、先行研究からヌクレオソームDNAの柔軟性を高めるヒストン修飾がBre1を活性化することが知られていたが、この作用がRINGドメインとDNAとの相互作用によって仲介されていることが明らかになった。さらに、変異体解析の結果から、Bre1AサブユニットがE2酵素とユビキチンを結合する触媒サブユニットとして働くことが明らかになった。これらの結果は、転写ユニティー中でヌクレオソームDNAの柔軟性に影響する様々な因子がBre1によるH2BK120ub導入を制御し、その結果としてH3メチル化や転写伸長、DNA修復といった現象が制御される複雑な機構を示唆している。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Biallelic structural variations within FGF12 detected by long-read sequencing in epilepsy2023
Author(s)
Ohori S., Miyauchi A., Osaka H., Lourenco C. M., Arakaki N., Sengoku T., Ogata K., Honjo R. S., Kim C. A., Mitsuhashi S., Frith M. C., Seyama R., Tsuchida N., Uchiyama Y., Koshimizu E., Hamanaka K., Misawa K., Miyatake S., Mizuguchi T., Saito K., Fujita A. and Matsumoto N.
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Journal Title
Life Sci Alliance
Volume: 6
Issue: 8
Pages: e202302025-e202302025
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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