ヒストンバリアントによる精子形成時染色体動態の制御機構

• Project/Area Number: 15J06922
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 浦浜 嵩 早稲田大学, 先進理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ゲノム / 核酸 / 蛋白質 / 生化学 / ヒストン / 染色体 / 精子形成 / X線結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、マウスの精巣に特異的に高発現するヒストンバリアントであるH3tおよびH2AL2と、シロイヌナズナのヘテロクロマチンに特異的に集積するヒストンバリアントであるH2A.Wの研究を進展させた。
H3tを含むヌクレオソーム（H3tヌクレオソーム）の生化学的解析を行った結果、H3tヌクレオソームは通常のH3.1ヌクレオソームより両端のDNAの柔軟性が高いことがわかった。H3tヌクレオソームのX線結晶構造解析の結果、H3.1の42番目のアルギニンに対応するH3tのアミノ酸残基がヒスチジンであることによって、H3tはH3.1と比べるとDNAとの相互作用が弱くなっていることが示唆された。変異体解析を行った結果、H3t特異的にみられる42番目のヒスチジンによって、ヌクレオソームの両端のDNAの柔軟性が高くなっていることが示された。H3tに関する研究成果をCell Reports誌にて共同第一著者として発表した。
また、前年度までの研究で、精巣特異的に高発現するヒストンバリアントであるH2AL2およびTH2Bと、トランジションプロテインTP1およびTP2をそれぞれリコンビナントタンパク質として大腸菌に発現させて精製する系を確立した貢献により、Molecular Cell誌にて共著者として論文を発表した。
次に、シロイヌナズナのH2A.Wおよび主要型ヒストンH2A、H2B、H3.1、H4をそれぞれリコンビナントタンパク質として大腸菌に発現させて精製する系を確立した。そして、H2A.WヌクレオソームとH2Aヌクレオソームを試験管内で再構成して精製する系を確立した。H2A.WのN末端およびC末端とH2BのN末端を削ったH2A.Wヌクレオソームと、H2BのN末端を削ったH2Aヌクレオソームから良質な結晶を得ることに成功した。X線結晶構造解析により、それぞれの立体構造を決定した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Institute Albert Bonniot(フランス)
• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
• [Int'l Joint Research] Institute Albert Bonniot(フランス)
• [Journal Article] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis (2017)
  • Author(s): Ueda J., Harada A., Urahama T., Machida S., Maehara K., Hada M., Makino Y., Nogami J., Horikoshi N., Osakabe A., Taguchi H., Tanaka H., Tachiwana H., Yao T., Yamada M., Iwamoto T., Isotani A., Ikawa M., Tachibana T., Okada Y., Kimura H., Ohkawa Y., Kurumizaka H., Yamagata K.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 18(3) Issue: 3 Pages: 593-600
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.065
  • NAID: 120006957416
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Histone variant H2A.L.2 guides transition protein-dependent protamine assembly in male germ cells (2017)
  • Author(s): Barral S, Morozumi Y, Tanaka H, Montellier E, Govin J, de Dieuleveult M, Charbonnier G, Coute Y, Puthier D, Buchou T, Boussouar F, Urahama T, Fenaille F, Curtet S, Hery P, Fernandez-Nunez N, Shiota H, Gerard M, Rousseaux S, Kurumizaka H, Khochbin S.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 66 Issue: 1 Pages: 89-101
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2017.02.025
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Histone H3.5 forms an unstable nucleosome and accumulates around transcription start sites in human testis. (2016)
  • Author(s): Urahama T, Harada A, Maehara K, Horikoshi N, Sato K, Sato Y, Shiraishi K, Sugino N, Osakabe A, Tachiwana H, Kagawa W, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
  • Journal Title: Epigenetics Chromatin Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1186/s13072-016-0051-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] シロイヌナズナのヘテロクロマチンを構成するヒストンバリアントH2A.Wを含むヌクレオソームの構造解析 (2016)
  • Author(s): 浦浜 嵩、Zdravko Lorkovic、Ramesh Yelagandula、小林 航、劉 恩緯、堀越 直樹、田口 裕之、町田 晋一、Frederic Berger、胡桃坂 仁志
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 精巣特異的ヒストンバリアントH2AL2とTH2Bの機能解析 (2015)
  • Author(s): 浦浜 嵩、Sophie Barral、田中 大貴、両角 佑一、越阪部 晃永、Saadi Khochbin、胡桃坂 仁志
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Structural, Biochemical, and Genome-Wide Analyses of Human Histone Variant H3.5 (2015)
  • Author(s): Takashi Urahama, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Naoki Horikoshi, Koichi Sato, Yuko Sato, Koji Shiraishi, Norihiro Sugino, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Wataru Kagawa, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa and Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Japan
  • Year and Date: 2015-08-23
  • Int'l Joint Research