Elucidation of liquid phase separation by Mediator complex and its role in transcription regulation

• Project/Area Number: 19K22401
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: TAKAHASHI Hidehisa 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (30423544)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 遺伝子発現制御 / 転写 / RNAポリメラーゼII / 転写制御 / 液ー液相分離 / メディエーター / 液相形成 / Phase separation

Outline of Research at the Start

本研究では、解明が進んでいない転写における液相の機能を明らかにする。これは細胞内における転写反応の詳細な理解に欠かせない取り組みである。液滴様の構造は核内のみならず、高分子が混み合った細胞質でも形成され、細胞内を高度に区画化していると考えられる。このように、本研究での知見は、DNA複製・修復・組換え、細胞内シグナル伝達、細胞増殖・分化などの他の生命科学分野にも活かされことが期待できる

Outline of Final Research Achievements

Recent studies revealed that transcription by RNA polymerase II (Pol II) is regulated within compartmentalized liquid droplets. In this mechanism called liquid-liquid phase separation, factors involved in transcription regulation including proteins, DNA, and RNA are associated through intrinsically disordered Region (IDR) to form liquid droplets. In this study, we elucidate the mechanism of liquid droplets formation by Mediator complex and its role in transcription regulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年の研究から、転写は核内に形成される“液滴”によって、制御されることが明らかとなってきた。本研究では、転写制御で重要な役割を果たすメディエーター複合体に着目し、その液滴形成機構と転写制御における役割を解明する。本研究によって、転写制御機構における液滴の役割を詳細に解明することで、DNA複製・修復、細胞内シグナル伝達などの他の細胞機能における液滴機構の解明にも貢献することが期待される。さらに、メディエーター複合体は様々な疾患の発症にも関与していることから、本研究は液滴形成の破綻による疾患発症メカニズムの解明にもつながることが期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ストワーズ医学研究所(米国)
• [Int'l Joint Research] ストワーズ医学研究所(米国)
• [Journal Article] Gain-of-Function MN1 Truncation Variants Cause a Recognizable Syndrome with Craniofacial and Brain Abnormalities (2020)
  • Author(s): Miyake Noriko et al., Matsumoto Naomichi
  • Journal Title: The American Journal of Human Genetics Volume: 106 Issue: 1 Pages: 13-25
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2019.11.011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The role of Mediator and Little Elongation Complex in transcription termination (2020)
  • Author(s): Takahashi H, Ranjan A, Chen S, Suzuki H, Shibata M, Hirose T, Hirose H, Sasaki K, Abe R, Chen K, He Y, Zhang Y, Takigawa I, Tsukiyama T, Watanabe M, Fujii S, Iida M, Yamamoto J, Yamaguchi Y, Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Washburn P, Saraf A, Florens L, Sato S, Tomomori-Sato C, Conaway RC, Conaway JW, Hatakeyama S
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-20
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14849-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Shank2 Binds to aPKC and Controls Tight Junction Formation with Rap1 Signaling during Establishment of Epithelial Cell Polarity (2020)
  • Author(s): Sasaki Kazunori、Kojitani Noriko、Hirose Hiroko、Yoshihama Yohei、Suzuki Hidefumi、Shimada Miho、Takayanagi Ayumi、Yamashita Akio、Nakaya Masa-aki、Hirano Hisashi、Takahashi Hidehisa、Ohno Shigeo
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 31 Issue: 1 Pages: 107407-107407
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.02.088
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NONO is a negative regulator for SOX2 promoter. (2020)
  • Author(s): Liang S, Takahashi H, Hirose T, Kuramitsu Y, Hatakeyama S, Yoshiyama H, Wang R, Hamada J, Iizasa H.
  • Journal Title: Cancer Genomics & Proteomics Volume: 17 Issue: 4 Pages: 359-367
  • DOI: 10.21873/cgp.20195
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bromodomain-containing protein 4 regulates interleukin-34 expression in mouse ovarian cancer cells (2020)
  • Author(s): Han Nanumi、Anwar Delnur、Hama Naoki、Kobayashi Takuto、Suzuki Hidefumi、Takahashi Hidehisa、Wada Haruka、Otsuka Ryo、Baghdadi Muhammad、Seino Ken-ichiro
  • Journal Title: Inflammation and Regeneration Volume: 40 Issue: 1 Pages: 25-26
  • DOI: 10.1186/s41232-020-00129-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A phospho-switch controls RNF43-mediated degradation of Wnt receptors to suppress tumorigenesis (2020)
  • Author(s): Tsukiyama Tadasuke、Zou Juqi、Kim Jihoon、Ogamino Shohei、Shino Yuki、Masuda Takamasa、Merenda Alessandra、Matsumoto Masaki、Fujioka Yoichiro、Hirose Tomonori、Terai Sayuri、Takahashi Hidehisa、Ishitani Tohru、Nakayama Keiichi I.、Ohba Yusuke、Koo Bon-Kyoung、Hatakeyama Shigetsugu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18257-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A substrate-trapping strategy to find E3 ubiquitin ligase substrates identifies Parkin and TRIM28 targets (2020)
  • Author(s): Watanabe Masashi、Saeki Yasushi、Takahashi Hidehisa、Ohtake Fumiaki、Yoshida Yukiko、Kasuga Yusuke、Kondo Takeshi、Yaguchi Hiroaki、Suzuki Masanobu、Ishida Hiroki、Tanaka Keiji、Hatakeyama Shigetsugu
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 3 Issue: 1 Pages: 592-592
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01328-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] メディエーター複合体による転写終結制御機構の解明 (2019)
  • Author(s): 高橋 秀尚, Amol Ranjan, 鈴木 秀文, 阿部 竜太, 廣瀬 智威, 佐々木 和教, 山口 雄輝, 中山 敬一, Joan Conaway, Ronald Conaway, 畠山 鎮次
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] メディエーターは2つの異なる核内凝集体を結びつけることによって転写終結を制御する (2019)
  • Author(s): 鈴木 秀文, 阿部 竜太, 安井 七海, 高橋 秀尚
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] クロマチン構造変換を伴った遺伝子発現制御機構 (2019)
  • Author(s): 嶋田 美穂, 中太 智義, 高橋 秀尚, Robert G.Roeder
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] メディエーター複合体による転写制御機構の解明 (2019)
  • Author(s): 高橋 秀尚
  • Organizer: 第91回日本遺伝学会
  • Invited
• [Remarks] https://ycu-molecularbiology.jp/
• [Remarks] ホームページ
  • URL: https://ycu-molecularbiology.jp/