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Mechanism how the pioneer transcription factor Oct4 binds its target nucleosome

Research Project

Project/Area Number 18K14677
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 43050:Genome biology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Koyama Masako  東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (40755097)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
KeywordsOct4 / パイオニア転写因子 / ヌクレオソーム / クロマチン / ヒストン / リンカーヒストン / 細胞初期化
Outline of Final Research Achievements

In this study, to understand the mechanism how the pioneer transcription factor Oct4 binds to its target nucleosome, we reconstituted the target nucleosome containing native Oct4 target DNA sequence in vitro, and performed biochemical analyses. A mutational analysis and nucleosome positioning assay revealed that Oct4 preferentially binds its target motif located near the entry/exit site of the nucleosome. Consistently, the crosslinking mass spectrometry of the Oct4-nucleosome complex showed that Oct4 binds the nucleosome near the histone H3 N-terminal region, which is close to the entry/exit site of the nucleosome. Moreover, we also found that the linker histone H1 competes with Oct4 for the nucleosome binding, and dissociates Oct4 from the nucleosome.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

パイオニア転写因子Oct4は、細胞の初期化(iPS細胞の作製)において中心的な役割を担うことが知られている。細胞初期化については、近年、細胞生物学的解析やゲノム解析などが精力的に行われ、関与する因子の同定が進んでいるものの、それらの作用機序については未解明な点が多く残されている。本研究では、細胞初期化における最も初期のイベントである「Oct4による標的ヌクレオソーム認識機構」に着目し、その一端を解明することができた。本研究成果は、発生生物学やエピジェネティクスなどの基礎研究分野に対してインパクトを与えるだけでなく、将来的にはiPS細胞を利用した再生医療の発展にも貢献できる可能性がある。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Biochemical and structural analyses of the nucleosome containing human histone H2A.J2019

    • Author(s)
      Tanaka Hiroki、Sato Shoko、Koyama Masako、Kujirai Tomoya、Kurumizaka Hitoshi
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 167 Issue: 4 Pages: 419-427

    • DOI

      10.1093/jb/mvz109

    • NAID

      40022211009

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Book] 日本の科学者(担当:遺伝子のはたらきを制御するヒストン)2018

    • Author(s)
      小山昌子、胡桃坂仁志(日本科学者会議 編集)
    • Total Pages
      64
    • Publisher
      本の泉社
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] 実験医学増刊「教科書を書き換えろ!染色体の新常識」(担当:ヒストンとヌクレオソームによるゲノム機能制御)2018

    • Author(s)
      胡桃坂仁志、小山昌子(平野達也・胡桃坂仁志 編集)
    • Total Pages
      214
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103749
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] あなたのタンパク質精製、大丈夫ですか?~貴重なサンプルをロスしないための達人の技 (実験医学別冊)2018

    • Author(s)
      小山昌子(胡桃坂仁志・有村泰宏 編集)
    • Total Pages
      186
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758122382
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-02-19  

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