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Identification of nutrients to control rRNA transcription through epigenetic regulation by KDM2A in rDNA promoter.

Research Project

Project/Area Number 17K07798
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Food science
Research InstitutionTakasaki University of Health and Welfare

Principal Investigator

Yuji Tanaka  高崎健康福祉大学, 薬学部, 講師 (90453422)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsKDM2A / リボソームRNA / メトホルミン / 没食子酸 / AMPK / コハク酸 / ROS / 転写 / ヒストン脱メチル化 / リボソーム / rRNA / Gallic acid / リボソームRNA転写 / 栄養素 / ニュートリエピゲノム / エピジェネティクス / 発現制御
Outline of Final Research Achievements

K-demethylase 2A (KDM2A) is a specific demethylase for histone H3K36me1/2. We previously demonstrated that KDM2A demethylases H3K36me2 in ribosomal DNA (rDNA) promoter to reduce ribosomal RNA (rRNA) transcription in response to starvation. In this study, we screened chemical-mini library to identify compound to control KDM2A activity. We found that KDM2A activity was induced by metformin, a drug for type 2 diabetes, in MCF-7 cells. The activation of AMPK and reduction of intracellular succinate by 2.5 mM metformin treatments were required in KDM2A activation.
Gallic acid was also identified as KDM2A activator from that screening. The activation of AMPK and the production of reactive oxygen species by 50 μM gallic acid treatments in MCF-7 cells. These observations suggest that the cellular condition such as energy, metabolic, and redox status, which were supplied by nutrients, converge in KDM2A to control rRNA transcription mediated by histone demethylation in the rDNA promoter.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本結果は糖尿病治療薬であるメトホルミンにKDM2Aを通じた抗がん的作用発揮の可能性を示すもので、既存薬の新しい作用側面を示唆するものである。また、細胞内代謝変動によってrRNA転写が制御される際、代謝中間体そのものがエピゲノムに作用できる事を示唆している。この点は代謝異常応答で中間体分子そのものが伝達物質として働く局面を示唆している。また、没食子酸によるエピゲノム制御はあまり解析されていないが、本結果は特定の食品添加物や栄養素がエピゲノム制御に関わる事を示しており、こうした作用が発揮できる化合物が他にも存在する事を想起させる。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) Book (2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Production of ROS by Gallic Acid Activates KDM2A to Reduce rRNA Transcription2020

    • Author(s)
      Tanaka Yuji、Obinata Hideru、Konishi Akimitsu、Yamagiwa Noriyuki、Tsuneoka Makoto
    • Journal Title

      Cells

      Volume: 9 Issue: 10 Pages: 2266-2266

    • DOI

      10.3390/cells9102266

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metformin activates KDM2A to reduce rRNA transcription and cell proliferation by dual regulation of AMPK activity and intracellular succinate level2019

    • Author(s)
      Tanaka Yuji、Konishi Akimitsu、Obinata Hideru、Tsuneoka Makoto
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 18694-18694

    • DOI

      10.1038/s41598-019-55075-0

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] KDM2A-dependent reduction of rRNA transcription on glucose starvation requires HP1 in cells, including triple-negative breast cancer cells2019

    • Author(s)
      Okamoto Kengo、Tanaka Yuji、Ogasawara Sachiko、Obuse Chikashi、Nakayama Jun-ichi、Yano Hirohisa、Tsuneoka Makoto
    • Journal Title

      Oncotarget

      Volume: 10 Issue: 46 Pages: 4743-4760

    • DOI

      10.18632/oncotarget.27092

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] KDM2A依存的なヒストン脱メチル化を伴うrRNA転写抑制は没食子酸で誘導される。2021

    • Author(s)
      田中祐司、大日方英、伊東千華、小西昭充、常岡誠
    • Organizer
      第38回 染色体ワークショップ、第19回核ダイナミクス研究会 ポスターno.30
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] KDM2A依存的なrRNA転写抑制はメトホルミン、及び没食子酸により誘導される。2020

    • Author(s)
      田中祐司、大日方英、伊東千華、小西昭充、常岡誠
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会 1P-0326
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] メトホルミンによる細胞内コハク酸量減少と AMPK 活性化は KDM2A 依存的な rRNA 転写抑制に必要である2019

    • Author(s)
      田中 祐司, 小西 昭充, 大日方 英, 南雲 美奈代, 岡本 健吾, 常岡 誠
    • Organizer
      2019年度 日本生化学会関東支部例会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] メトホルミンによるKDM2A 依存的な rRNA 転写抑制はTCAサイクル有機酸の影響を受ける2019

    • Author(s)
      田中祐司, 小西昭充, 大日方英, 南雲美奈代,常岡誠
    • Organizer
      第36回染色体ワークショップ:第17回 核ダイナミクス研究会(宝塚)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] メトホルミンは細胞内コハク酸量を減少させ、KDM2A依存的なrRNA転写抑制を誘導する2018

    • Author(s)
      田中祐司、大日方英、小西昭充、南雲美奈代、和泉桃佳、岡本健吾、常岡誠
    • Organizer
      第5回リボソームミーティング(新潟大学)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] メトホルミンはKDM2A依存的なrRNA転写抑制及び細胞増殖抑制を引き起こす2018

    • Author(s)
      田中祐司、小西昭充、大日方英、南雲美奈代、和泉桃佳、岡本健吾、常岡誠
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会(パシフィコ横浜)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] メトホルミンによるKDM2A依存的なrRNA転写抑制は栄養素により調節される(Metformin represses rRNA transcription dependent on KDM2A modulated by nutrients.)2017

    • Author(s)
      田中祐司、和泉桃佳、南雲美奈代、植竹愛美、剣持榛名、岡本健吾、常岡誠
    • Organizer
      ConBio2017
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      2017 Research-status Report
  • [Book] オルガネラから見た飢餓応答とエネルギー代謝制御【核小体でのrRNA転写と飢餓】2019

    • Author(s)
      常岡誠 田中祐司
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      ニューサイエンス 月刊細胞 (細胞)
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      2019 Research-status Report
  • [Book] Control of Ribosomal RNA Transcription by Nutrients (Chapter of "Gene Expression and Regulation in Mammalian Cells")2017

    • Author(s)
      Yuji Tanaka and Makoto Tsuneoka
    • Total Pages
      27
    • Publisher
      InTechopen
    • ISBN
      9789535138679
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] Gallic Acid Activates KDM2A.

    • URL

      https://encyclopedia.pub/3369

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 高崎健康福祉大学 研究者情報データベース

    • URL

      https://research.takasaki-u.ac.jp/Main.php?action=profile&type=detail&tchCd=0000001120

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 高崎健康福祉大学 薬学部 教員紹介ページ

    • URL

      http://www.takasaki-u.ac.jp/p_yaku/1561/

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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