ポリＡＤＰリボシル化によるクロマチン構造制御の包括的理解と分子メカニズム解析

• Project/Area Number: 13J07144
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Genome dynamics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 藤木 克則 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ポリADPリボシル化 / 次世代シーケンサー / PARP / PARG / ChIP-seq / 次世代シーケンサ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、次世代シーケンサーを用いたPAR化修飾によるクロマチン構造制御が関わる生命現象の探索と、その分子メカニズムの解明である。この目的のため、PARとの結合が報告されているタンパク質ドメインであるマクロドメインを持つヒトHistone macroH2A1.1遺伝子からマクロドメインを取り出し、これに免疫沈降をおこなうためのmycタグをつけたPARプローブを作製してChIP-seq実験を行って、ゲノム上のPAR化領域の分布を示すデータを得た。このデータを詳細に解析したところ、PARは遺伝子の転写開始位置に強く分布すること、また遺伝子の転写レベルに応じて遺伝子上で異なる分布を示すことが明らかになった。これらのデータについて、実際にPAR化がmRNAの発現量に影響を与えているかをRNA-seq実験によって確認した。また、PAR化が転写を制御するメカニズムについてより深く探索するため、単離した核から調整した核抽出液を用いてin vitroでテンプレートDNAからの転写を再構成した実験系を構築し、この実験系を用いてPAR化がこのテンプレートの転写にどのような影響を与えるかを検討した。その結果、PAR化はテンプレートの転写を促進する方向に働くことが分かった。さらにPARG阻害剤によってPAR化を過剰に促進させたところ、逆に今度は転写が阻害される様子が観察された。このことは、ChIP-seq解析によって得られた、転写が活性化している遺伝子ではタンパク質のPAR化とPARGによるPARの分解がともに高い活性を持つという事実と一致した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Children Hospital of Philadelphia/Temple University School of Medicine/The University of Pennsylvania(米国)
• [Journal Article] Elevation of insulin-like growth factor binding protein-2 level in Pallister-Killian syndrome: implications for the postnatal growth retardation phenotype. (2015)
  • Author(s): Izumi K , Kellogg E , Fujiki K , Kaur M , Tilton RK , Noon S , Wilkens A , Shirahige K , Krantz ID
  • Journal Title: American Journal of Medical Genetics, part A Volume: 167(6) Issue: 6 Pages: 1268-1274
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.36976
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genome-wide analysis of murine renal distal convoluted tubular cells for the target genes of mineralocorticoid receptor (2014)
  • Author(s): Kohei Ueda, Katsunori Fujiki, Katsuhiko Shirahige, Celso E. Gomez-Sanchez, Toshiro Fujita, Masaomi Nangaku, Miki Nagase.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Commnications Volume: 445 Issue: 1 Pages: 132-137
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.01.125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PPARγ-induced PARylation promotes local DNA demethylation by production of 5-hydroxymethylcytosine (2013)
  • Author(s): Katsunori Fujiki, Akihiro Shinoda, Fumi Kano, Ryuichiro Sato, Katsuhiko Shirahige & Masayuki Murata
  • Journal Title: Nature Co㎜unications Volume: 4 Issue: 1 Pages: 2-262
  • DOI: 10.1038/ncomms3262
  • Peer Reviewed
• [Book] 実験医学(増刊)ゲノム医学・生命科学研究・総集編「次世代シークエンサーを用いたエピゲノム解析技術」 (2013)
  • Author(s): 藤木克則、白髭克彦
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 羊土社