ヒストンH3バリアントとその相互作用因子によるクロマチン形成機構の解析

• Project/Area Number: 09J04280
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Waseda University
• Research Fellow: 越阪部 晃永 早稲田大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: ヌクレオソーム / ヒストン / ヒストンバリアント / SPT2 / ヒストンシャペロン / NASP / クロマチン

Research Abstract

本研究の目的は、ヒストンH3のバリアントやそれらと相互作用する因子群を、生化学的および構造生物学的手法を用いて解析し、H3バリアントおよびそれらの相互作用因子群によるクロマチン構造形成のメカニズムを明らかにすることである。これまでに、ヒト由来のH3について、8つのバリアントが報告されているが、それらのクロマチン形成に関する詳細な役割は未だ明らかにされていない。そこで、H3バリアントの生体内における特異的な機能発現は、それぞれの相互作用因子群によってなされていると考え、H3バリアントと相互作用する因子群を、リコンビナントヒストンを用いたプロテオーム解析法により探索した。その結果、新規ピストン相互作用因子としてヒトSPT2を同定した。ヒトSPT2は出芽酵母の転写因子SPT2と共通するSpt2ドメインを有するタンパク質であるが、機能未知のタンパク質であった。そこで、SPT2の機能解析を行うために、リコンビナントタンパク質として精製したヒトSPT2を用いた生化学的解析を行った。その結果、精製したヒトSPT2はコアヒストンと直接相互作用し、ヌクレオソームの形成を促進した。また、ヒトSPT2はDNAとも直接結合し、特に分岐したDNA基質に優先的に結合した。
さらに、HeLa細胞を用いた免疫染色実験を行い、SPT2の局在解析を行った。その結果、SPT2は核小体領域に局在し、特にrRNAの転写を行うRNAポリメラーゼIと共局在した。次に、SPT2の生体内での機能を解析するために、SPT2欠損ニワトリDT40細胞を樹立し、細胞生物学的解析を行った。その結果、SPT2欠損細胞がRNAポリメラーゼIの阻害剤に対して著しく感受性を示した。以上の結果から、新規ヒストン相互作用因子として同定したSPT2が、これまで不明な点が多かった核小体領域のクロマチンのダイナミクスに関与することが考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Structures of human nucleosomes containing major histone H3 variants. (2011)
  • Author(s): Tachiwana H, Osakabe A, Shiga T, Miya Y, Kimura H, Kagawa W, Kurnmizaka H
  • Journal Title: Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. Volume: 67 Pages: 578-573
  • DOI: 10.1107/s0907444911014818
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of the human centromeric nucleosome containing CENP-A. (2011)
  • Author(s): Tachiwana H, Kagawa W, Shiga T, Osakabe A, Miya Y, Saito K, Hayashi-Takanaka Y, Oda T, Sato M, Park SY, Kimura H, Kurumizaka H
  • Journal Title: Nature. Volume: 476 Pages: 232-235
  • DOI: 10.1038/nature10258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and biochemical analyses of the human PAD4 variant encoded by a functional haplotype gene. (2011)
  • Author(s): Horikoshi N, Tachiwana H, Saito K, Osakabe A, Sato M, Yamada M, Akashi S, Nishimura Y, Kagawa W, Kurumizaka H.
  • Journal Title: Acta Crystallographica.Section D, Biological Cry stallography Volume: 67(pt2) Pages: 112-118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleosome formation activity of human somatic nuclear autoantigenic sperm protein(sNASP). (2010)
  • Author(s): Osakabe A, Tachiwana H, Matsunaga T, Shiga T, Nozawa RS, Obuse C, Kurumizaka H.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 285(16) Pages: 11913-11921
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis of instability of the nucleosome containing atestis-specific histone variant, human H3T. (2010)
  • Author(s): Tachiwana H, Kagawa W, Osakabe A, Kawaguchi K, Shiga T, Hayashi-Takanaka Y, Kimura H, Kurumizaka H.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 107(23) Pages: 10454-10459
  • Peer Reviewed
• [Presentation] セントロメアに特異的なCENP-T-W-S-Xヒストンフォールド複合体は正のスーパーコイルを導入する活性を持つ (2012)
  • Author(s): 竹内康造、西野達哉、堀哲也、立和名博昭、越阪部晃永、胡桃坂仁志、深川竜郎
  • Organizer: 第29回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 宮城県、仙台秋保温泉ホテルニュー水戸屋
  • Year and Date: 2012-01-26
• [Presentation] ヒトH2A.Z-1、H2A.Z-2を含むヌクレオソームの生化学的および構造生物学的解析 (2012)
  • Author(s): 堀越直樹、立和名博昭、香川亘、越阪部晃永、原田昌彦、木村宏、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第29回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 宮城県、仙台秋保温泉ホテルニュー水戸屋
  • Year and Date: 2012-01-26
• [Presentation] クロマチンにおけるヒト相同組換え因子の生化学的機能解析 (2012)
  • Author(s): 小林航、高久誉大、町田晋一、江崎惇朗、江川史朗、宮優太、越阪部晃永、立和名博昭、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第29回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 宮城県、仙台秋保温泉ホテルニュー水戸屋
  • Year and Date: 2012-01-26
• [Presentation] クロマチンでの相同組換えにおけるヒストンバリアント及びリンカーヒストンの影響 (2012)
  • Author(s): 町田晋一、高久誉大、小林航、江川史郎、江崎惇朗、宮優太、浦浜崇、越阪部晃永、立和名博昭、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第29回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 宮城県、仙台秋保温泉ホテルニュー水戸屋
  • Year and Date: 2012-01-26
• [Presentation] Histone chaperone activity of a novel histone interacting factor SPT2 (2011)
  • Author(s): 越阪部晃永, 立和名博昭, 高久誉大, 堀哲也, 小布施力史, 木村宏, 深川竜郎, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Histone chaperone activity of the FANCI-FANCD2 complex and its importance in repair of inter-strand DNA crosslinks by the Fanconi anemia pathway (2011)
  • Author(s): 佐藤浩一, 石合正道, 戸田和江, 古越聡, 越阪部晃永, 立和名博昭, 滝沢由政, 香川亘, 北尾洋之, 堂前直, 小布施力史, 木村宏, 高田穣, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] The CENP-T-W-S-X complex functions as a critical scaffold in kinetochore assembly (2011)
  • Author(s): 竹内康造, 西野達哉, 堀哲也, Karen E.Gascoigne, 立和名博昭, 越阪部晃永, 胡桃坂仁志, Iain M.Cheeseman, 深川竜郎
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Crystal structure and biochemical property of the human centromere specific nucleosome (2011)
  • Author(s): 立和名博昭, 香川亘, 志賀達也, 松本亮平, 宮優太, 越阪部晃永, 林(高中)陽子, 小田隆, 佐藤衛, 朴三用, 木村宏, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Recombination activities of DMC1 on chromatinized DNA (2011)
  • Author(s): 小林航, 高久誉大, 江崎惇朗, 江川史朗, 宮優太, 越阪部晃永, 立和名博昭, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Homologous pairing by RAD51 and RAD54 in the nucleosomal DNA (2011)
  • Author(s): 町田晋一, 高久誉大, 江崎惇朗, 小林航, 江川史朗, 宮優太, 越阪部晃永, 立和名博昭, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Biochemical analyses of the formation of the centromere-specific CENP-A nucleosome bound to the CENP-B DNA-binding domain (2011)
  • Author(s): 宮優太, 立和名博昭, 越阪部晃永, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] 新規ヒストン相互作用因子ヒトSPT2の機能解析 (2011)
  • Author(s): 越阪部晃永, 立和名博昭, 高久誉大, 堀哲也, 小布施力史, 木村宏, 深川竜郎, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第10回細胞核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 北海道、クラッセホテル北広島
  • Year and Date: 2011-10-27
• [Presentation] The structural and biochemical analyses of centromere specific nucleosome (2011)
  • Author(s): Hiroaki Tachiwana, Wataru Kagawa, Tatsuya Shiga, Akihisa Osakabe, Yoko Hayashi-Takanaka, Sam-Yong Park, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: EMBO Conference Series Chromatin and Epigenetics
  • Place of Presentation: ドイツ、ハイデルベルク
  • Year and Date: 2011-06-04
• [Presentation] Identification and functional analyses of a novel histone interacting factor, human SPT2 (2011)
  • Author(s): Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Motoki Takaku, Tetsuya Hori, Chikashi Obuse, Hiroshi Kimura, Tatsuo Fukagawa, Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: EMBO Conference Series Chromatin and Epigenetics
  • Place of Presentation: ドイツ、ハイデルベルク
  • Year and Date: 2011-06-03
• [Presentation] Biochemical and cell biological analyses of a novel histone interacting factor, SPT2 (2011)
  • Author(s): Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Tetsuya Hori, Chikashi Obuse, Hiroshi Kimura, Tatsuo Fukagawa, Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: International Symposium 'Physicochemical Field for Genetic Activities'
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center
  • Year and Date: 2011-01-24
• [Presentation] Functional analyses of the Fanconi anemia protein, FANCD2 (2011)
  • Author(s): Koichi Sato, Masamichi Ishiai, Kazue Toda, Satoshi Furukoshi, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Naoshi Dohmae, Chikashi Obuse, Hiroshi Kimura, Minoru Takata, Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: International Symposium 'Physicochemical Field for Genetic Activities'
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center
  • Year and Date: 2011-01-24
• [Presentation] The Crystal Structure of Centromere Specific Nucleosome (2011)
  • Author(s): Hiroaki Tachiwana, Wataru Kagawa, Tatsuya Shiga, Akihisa Osakabe, Yoko Hayashi-Takanaka, Sam-Yong Park, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: International Symposium 'Physicochemical Field for Genetic Activities'
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center
  • Year and Date: 2011-01-24
• [Presentation] ヒストンH3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2011)
  • Author(s): 立和名博昭、香川亘、志賀達也、越阪部晃永、林(高中)陽子、朴三用、木村宏、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第28回 染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 加賀-山代温泉 瑠璃光
  • Year and Date: 2011-01-12
• [Presentation] DNA結合活性を有するCCANタンパク質群の機能解析(Functional analysis of the CCAN proteins which have DNA-binding activities) (2010)
  • Author(s): 竹内康造、堀哲也、西野達哉、立和名博昭、越阪部晃永、胡桃坂仁志、深川竜郎
  • Organizer: 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
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] ファンコニ貧血原因遺伝子産物FANCD2およびFANCIの複合体形成と機能解析(Complex formation and functional analysis of the Fanconi anemia proteins, FANCD2 and FANCI) (2010)
  • Author(s): 佐藤浩一、戸田和江、古越聡、越阪部晃永、立和名博昭、香川亘、堂前直、石合正道、小布施力史、木村宏、高田穣、胡桃坂仁志
  • Organizer: 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
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] セントロメア領域に特異的なヌクレオソームのX線結晶構造解析(Crystal structure of the centromere-specific nucleosome) (2010)
  • Author(s): 立和名博昭、香川亘、志賀達也、越阪部晃永、林(高中)陽子、木村宏、胡桃坂仁志
  • Organizer: 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
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] CENP-Aターゲッティングドメインを含むH3変異体が形成するヌクレオソームのX線結晶構造解析(Crystal structure of H3CATD nucleosome) (2010)
  • Author(s): 志賀達也、立和名博昭、香川亘、越阪部晃永、胡桃坂仁志
  • Organizer: 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
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] 新規ヒストン結合因子ヒトSPT2のDNA損傷修復における機能解析(Functional analyses of novel histone interacting factor human SPT2 in DNA damage repair) (2010)
  • Author(s): 越阪部晃永、立和名博昭、堀哲也、小布施力史、木村宏、深川竜郎、胡桃坂仁志
  • Organizer: 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
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] ヒストンバリアントを含むヌクレオソームの構造多様性と機能(Structural and functional versatility of human nucleosome containing histone variants) (2010)
  • Author(s): 胡桃坂仁志、立和名博昭、香川亘、志賀達也、越阪部晃永、林(高中)陽子、木村宏
  • Organizer: 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
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] ヒストンシャペロンsNASPの生化学的解析 (2010)
  • Author(s): 越阪部晃永、立和名博昭、松永嵩明、志賀達也、野澤竜介、小布施力史、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第9回 核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺
  • Year and Date: 2010-05-28
• [Presentation] ヒストンバリアントH3Tを含むヌクレオソームの構造解析および生化学的解析 (2010)
  • Author(s): 立和名博昭、香川亘、越阪部晃永、志賀達也、林一高中陽子、木村宏、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第9回 核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] Fanconi貧血原因遺伝子FANCD2およびFANCIの機能解析 (2010)
  • Author(s): 佐藤浩一、石合正道、戸田和江、古越聡、越阪部晃永、立和名博昭、堂前直、小布施力史、木村宏、高田穣、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第9回 核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] SPTY2D1のヒストン結合および機能解析 (2010)
  • Author(s): 越阪部晃永, 立和名博昭, 野澤竜介, 堀哲也, 木村宏, 小布施力史, 深川竜郎, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第27回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 御殿場 時之栖 御殿場高原ホテルB.U
  • Year and Date: 2010-01-21
• [Presentation] 高等動物のセントロメアクロマチン構造 (2010)
  • Author(s): 堀哲也, 立和名博昭, 越阪部晃永, 小布施力史, 胡桃坂仁志, 深川竜郎
  • Organizer: 第27回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 御殿場 時之栖 御殿場高原ホテルB.U
  • Year and Date: 2010-01-20
• [Presentation] セントロメア特異的なCENP-Aヌクレオソームの生化学的解析 (2010)
  • Author(s): 立和名博昭, 川口紘一郎, 越阪部晃永, 志賀達也, 香川亘, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第27回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 御殿場 時之栖 御殿場高原ホテルB.U
  • Year and Date: 2010-01-20
• [Presentation] HP1とPOGZの生化学的および構造生物学的解析(Biochemical analysis of HP1 and POGZ) (2009)
  • Author(s): 島田桂丞, 立和名博昭, 越阪部晃永, 野澤竜介, 小布施力史, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] 新規ヒストン結合因子SPTY2D1の機能解析(Functional analyses of novel histone interacting factor SPTY2D1) (2009)
  • Author(s): 越阪部晃永, 野澤竜介, 立和名博昭, 小布施力史, 深川竜郎, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] クロマチンの基盤構造であるヌクレオソームの機能・構造解析(Structural and functional properties of the human nucleosomes) (2009)
  • Author(s): 胡桃坂仁志, 立和名博昭, 越阪部晃永, 川口紘一郎, 香川亘
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] Structural feature of the CENP-A nucleosome in the vertebrate centro-mere. (2009)
  • Author(s): 堀哲也, 立和名博昭, 越阪部晃永, 大川克也, 小布施力史, 胡桃坂仁志, 深川竜郎
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] Fanconi貧血原因遺伝子FANCD2およびFANCIの生化学的機能解析(Functional analyses of the Fanconi anemia proteins, FANCD2 and FANCI) (2009)
  • Author(s): 佐藤浩一, 戸田和江, 古越聡, 越阪部晃永, 立和名博昭, 堂前直, 石合正道, 小布施力史, 木村宏, 高田穣, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] セントロメア特異的H3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームの構造解析(Structural analysis of the centromere-specific nucleosome) (2009)
  • Author(s): 立和名博昭, 香川亘, 志賀達也, 川口紘一郎, 越阪部晃永, 胡桃坂仁志
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] セントロメアDNA結合タンパク質CENP-T/CENP-W複合体の生化学的解析(Biochemical analysis of the CENP-T/CENP-W complex, which binds ce-ntromere DNA) (2009)
  • Author(s): 竹内康造, 堀哲也, 立和名博昭, 越阪部晃永, 胡桃坂仁志, 深川竜郎
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Book] 目的別で選べる核酸実験の原理とプロトコール(ゲル濾過クロマトグラフィー法) (2011)
  • Author(s): 越阪部晃永、立和名博昭、胡桃坂仁志
  • Total Pages: 264
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] 所属研究室のwebページ
  • URL: http://www.eb.waseda.ac.jp/kurumizaka/
• [Remarks] 所属研究室のwebページ
  • URL: http://www.eb.waseda.ac.jp/kurumizaka/
• [Remarks] 所属研究室のwebページ
  • URL: http://www.eb.waseda.ac.jp/kurumizaka/