化学触媒ツールの開発を基軸としたヒストン修飾とDNA修復の相関解明
| Project/Area Number |
19KK0179
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金井 求 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20243264)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山次 健三 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (30646807)
川島 茂裕 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (40508115)
藤村 亜紀子 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任研究員 (80793091)
山梨 祐輝 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (40979150)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 触媒 / DNA修復 / エピジェネティク修飾 / ヒストン修飾 / DNA損傷 / エピゲノム修復 / アシル化触媒 / エピゲノム修飾 / ヒストンアシル化 / ヒストン / 染色体 / アシル化 |
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| Outline of Research at the Start |
遺伝情報を司るDNAは、環境要因などにより常に損傷の危険にさらされている。損傷を受けたDNAは老化、疾病などの原因となるため、損傷DNAを適切に修復することは、健康を維持するために重要である。DNAの修復に関わる個々の酵素の働きについては理解が進められてきたが、染色体の高次構造やそれに影響を与えるヒストンの翻訳後修飾とDNA修復機構と の関連性は明らかにされていない。本研究では、我々のヒストン翻訳後修飾導入技術と、米国Texas A&M大学Sczepanski教授の特定損傷DNA調製技術を融合し、ヒストン翻訳後修飾とDNA修復機構の関連性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒストンはヌクレオソームを構成する主要なタンパク質であり、その翻訳後修飾はDNAの塩基除去修復（BER）などの様々な生物学的過程に関与している。これまでに、特定のリジン残基がアセチル化されたモノヌクレオソームを再構成することで、ヒストンH3のアセチル化がBERに関与していること、また各残基のアセチル化がBERに与える影響が異なることが示されており、ヒストンアセチル化はBERにおいて重要な働きをしていることが示唆されている。しかし、生体内のクロマチンはポリヌクレオソームであり、モノヌクレオソームとポリヌクレオソームではBERの速度が異なることが知られている。また、ポリヌクレオソームにおいては、DNA損傷部位とアセチル化部位が同一ヌクレオソーム内に存在している場合と、異なるヌクレオソームに存在している場合が考えられる。そこで本研究では、BERにおけるヒストンアセチル化の機能を詳細に解明するために、DNA損傷部位とアセチル化部位をポリヌクレオソームに位置選択的に導入する系を構築することを目指した。アセチル化導入法としては、当研究室で開発した配列特異的にDNAに結合するヒストンアセチル化触媒PIP-BAHAを用いた。また、DNA損傷部位導入法としては、Sczepanski教授が開発したPlug and Play法を用いた。
テトラヌクレオソームを用いて触媒反応後のアセチル化リジン残基をLC-MS/MSで定量解析した結果、アセチル化は触媒結合配列を持つヌクレオソームのH3K36およびH3K56に主に入っていることがわかった。このテトラヌクレオソームに対し、H3K56Ac有無によるdU除去の効率差を評価した。その結果、H3K56Acを導入したヌクレオソームはUDG/APE1によるdU除去修復の効率が高まることおよびdU位置によるH3K56Acが異なる効果を有することを明らかにできた。
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Report
(5 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Synthetic hyperacetylation of nucleosomal histones2020
Author(s)
Kajino Hidetoshi、Nagatani Tomomi、Oi Miku、Kujirai Tomoya、Kurumizaka Hitoshi、Nishiyama Atsuya、Nakanishi Makoto、Yamatsugu Kenzo、Kawashima Shigehiro A.、Kanai Motomu
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Journal Title
RSC Chemical Biology
Volume: 1
Issue: 2
Pages: 56-59
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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