高次クロマチン形成を介した遺伝子発現制御機構の解明

• Project/Area Number: 16J06850
• 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: 加藤 大貴 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: クロマチン / ヌクレオソーム / ヒストン / ヒストンシャペロン / X線結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

真核生物の遺伝情報の担体であるゲノムDNAは、ヌクレオソームを基盤構造としたクロマチンを形成し、細胞核内に収納されている。本研究では、高次のクロマチンの立体構造とその形成機構を明らかにすることを目的として研究を行っている。
本年度は、特に高次クロマチンの形成機構に着目し、生体内におけるヌクレオソーム形成を触媒するタンパク質群であるヒストンシャペロンによるクロマチンの制御機構を構造生物学的、生化学的手法を用いて解析した。まず、ヒストンシャペロンsNASP、Asf1およびヒストンH3、H4をリコンビナントタンパク質として高純度に精製し、これらのタンパク質を用いて、生化学的な解析を行った。その結果、sNASP、Asf1、H3、H4がそれぞれ1分子ずつからなる4者の複合体を形成することなどを明らかにした。また、この複合体を精製することに成功し、その結晶化を行った。その結果、良質の結晶を得ることに成功した。得られた結晶について、大型放射光施設であるSPring-8やPhoton Factoryを用いたX線回折実験を行ったところ、2.8 ÅのX線回折データを得ることに成功した。
生体内のクロマチンは、複数のヒストンシャペロンのネットワークによって制御されていることが考えられているが、その詳細については、不明な点が多かった。本研究によって得られた知見から、ヒストンシャペロンのネットワークを介した高次のクロマチンの制御機構の一端が明らかになることが期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] LC-MS/MS-based quantitative study of the acyl group- and site-selectivity of human sirtuins to acylated nucleosomes (2018)
  • Author(s): Tanabe Kana、Liu Jiaan、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu、Kawashima Shigehiro A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2656-2656
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21060-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthetic Posttranslational Modifications: Chemical Catalyst-Driven Regioselective Histone Acylation of Native Chromatin (2017)
  • Author(s): Amamoto Yoshifumi、Aoi Yuki、Nagashima Nozomu、Suto Hiroki、Yoshidome Daisuke、Arimura Yasuhiro、Osakabe Akihisa、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Kawashima Shigehiro A.、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 139 Issue: 22 Pages: 7568-7576
  • DOI: 10.1021/jacs.7b02138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structure of Overlapping Dinucleosome, the New Basic Unit of Chromatin (2017)
  • Author(s): 加藤 大貴、胡桃坂 仁志
  • Journal Title: Seibutsu Butsuri Volume: 57 Issue: 6 Pages: 309-311
  • DOI: 10.2142/biophys.57.309
  • NAID: 130006230281
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] オーバーラッピングジヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): 加藤大貴・越阪部晃永・胡桃坂仁志
  • Journal Title: First Author's Volume: - Pages: 033
  • DOI: 10.7875/first.author.2017.033
  • Open Access
• [Journal Article] Crystal structure of the overlapping dinucleosome composed of hexasome and octasome (2017)
  • Author(s): Daiki Kato, Akihisa Osakabe, Yasuhiro Arimura, Yuka Mizukami, Naoki Horikoshi, Kazumi Saikusa, Satoko Akashi, Yoshifumi Nishimura, Sam-Yong Park, Jumpei Nogami, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa, Atsushi Matsumoto, Hidetoshi Kono, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama, Hitoshi Kurumizaka
  • Journal Title: Science Volume: 356 Issue: 6334 Pages: 205-208
  • DOI: 10.1126/science.aak9867
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] パイオニア転写因子GATA3とヌクレオソームの相互作用解析 (2017)
  • Author(s): 加藤大貴、熊川雄祐、有村泰宏、高久誉大、Paul A. Wade、胡桃坂仁志
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] 特殊なヌクレオソームの立体構造解析 (2016)
  • Author(s): 加藤大貴、越阪部晃永、足立風水也、水上優夏、有村泰宏、七種和美、明石知子、西村善文、朴三用、松本淳、河野秀俊、井上倫太郎、杉山正明、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2016-12-02
• [Presentation] Structural analysis of unusual form of nucleosome (2016)
  • Author(s): Daiki Kato, Akihisa Osakabe, Fumiya Adachi, Yuka Mizukami, Yasuhiro Arimura, Kazumi Saikusa, Satoko Akashi, Yoshifumi Nishimura, Sam-Yong Park, Atsushi Matsumoto, Hidetoshi Kono, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama,Hitoshi Kurumizaka
  • Organizer: Colorado Chromatin Meeting 2016
  • Place of Presentation: コロラド
  • Year and Date: 2016-08-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新生ヒストンの貯蔵に関わるヒストンシャペロン-ヒストン複合体(NASP-Asf1-H3-H4複合体)の機能解析 (2016)
  • Author(s): 加藤大貴、越阪部晃永、明石知子、胡桃坂仁志
  • Organizer: 第10回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-05-20
• [Book] 実験医学, 担当「オーバーラッピングダイヌクレオソームの立体構造と形成機構」 (2017)
  • Author(s): 胡桃坂仁志，加藤大貴，越阪部晃永
  • Total Pages: 137
  • Publisher: 羊土社