クロマチンレベルにおける遺伝子発現制御機構解析に基づく癌化機構の解明

• Project/Area Number: 20012012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堀越 正美 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (70242089)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥11,800,000 (Direct Cost: ¥11,800,000); Fiscal Year 2009: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000); Fiscal Year 2008: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000)
• Keywords: 遺伝子 / 酵素 / 生体分子 / 蛋白質 / 発現制御

Research Abstract

発がん過程におけるクロマチンレベルでの遺伝子発現制御機構を解析する研究は、エピジェネティクス研究の進展により近年増加傾向にあるが、その多くがヒストン化学修飾を中心としたものである。しかし、本研究で応募者が扱う因子は主にヒストンシャペロンである。近年、ヒストンシャペロンは、応募者の専門分野において国際的な注目を集めてきているが、癌化過程との関連で解析しているグループの数は国内外でも数が限られている。第一に、ヒストンシャペロンCIAによる転写活性化促進の分子機構の解明に取り組んだ。これまでにCIAが転写活性化を抑制する因子(ヒストン脱アセチル化酵素やコリプレッサーなど)の活性を抑制し、DNA結合性因子Mybとの相互作用を介して転写活性化を促進することをまず明らかにした。これらの結果を基に、作製したCIAの点変異体を用いて生化学的・遺伝学的解析を行い、さらには、ヒストンアセチル化酵素やコファクターとの相互作用解析などを行った。第二に、ヒストンシャペロンTAF-Iによる転写活性化抑制の分子機構の解明に取り組んだ。これまでにTAF-IがDNA結合性因子KLF5との相互作用を介して転写活性化を抑制することを明らかにしたので、これらの結果を基に、KLF5の活性を阻害するヒストン脱アセチル化酵素の同定及び作製したTAF-Iの点変異体を用いて生化学的・遺伝学的解析を行った。第二に、TAF-1とヒストン(H3-H4)_2四量体とのX線結晶構造解析を行い、良好な解析パターン結果を得たので、現在その三次構造解析を行っている。更に、TAF-1とANP32Bといった2種類の異なるヒストンシャペロンが癌遺伝子産物であること、転写調節因子KLF5との相互作用で単離したことを踏まえた上で、KLFとの機能的相互作用及び転写活性化能を検討し、転写活性化に際して、2種類のヒストンシャペロンが1つの転写調節因子に協調して働くことを初めて示した(投稿中)。

Research Products

• [Journal Article] Structure of the histone chaperone CIA/ASF1-double bromodomain complex connecting histone modifications and site-specific histone eviction (2010)
  • Author(s): Y.Akai, et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. Volume: 107 Pages: 8153-8158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global analysis of functional relationships between histone point mutations and the effects of histone deacetylase inhibitors (2010)
  • Author(s): L.Sato, et al.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 15 Pages: 553-594
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chromatin dynamics mediated by histone modifiers and histone chaperones in postreplicative recombination (2010)
  • Author(s): H.Endo, et al.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 15 Pages: 945-958
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of the histone chaperone CIA/ASF1-double bromodomain complex connecting histone modifications and site-specific histone eviction (2010)
  • Author(s): Y.Akai, et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global analysis of functional relationships between histone point mutation the effects of histone deacetylase inhibitors (2010)
  • Author(s): L.Sato, et al.
  • Journal Title: Genes Cells (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical framework for the histone modification network : modifications in the unstructured histone tails form a robust scale-free network (2009)
  • Author(s): Y.Hayashi, et al.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 14 Pages: 789-806
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global analysis of mutual interaction surfaces of nucleosomes with comprehensive point mutants (2009)
  • Author(s): M.Sakamoto, et al.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 14 Pages: 1271-1330
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical framework for the histone modification network : modifications in the unstructured histone tails form a robust scale-free network (2009)
  • Author(s): Y.Hayashi, et al.
  • Journal Title: Genes Cells 14 Pages: 789-806
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global analysis of mutual interaction surfaces of nucleosomes with comprehensive point mutants (2009)
  • Author(s): M.Sakamoto, et al.
  • Journal Title: Genes Cells 14 Pages: 1271-1330
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone chaperones : 30 years from isolation to elucidation of the mechanisms of nucleosome assembly and disassembly (2008)
  • Author(s): M.Eitoku, et al.
  • Journal Title: Cell.Mol.Life Sci. 65 Pages: 414-444
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Promoter region-specific histone incorporation by the novel histone chaperone ANP32B and DNA-binding factor KLF5 (2008)
  • Author(s): Y.Munemasa, et al.
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. 28 Pages: 1171-1181
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel structural and functional mode of a knot essential for RNA binding activity of the Esa1 presumed chromodomain (2008)
  • Author(s): H.Shimojo, et al.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 378 Pages: 987-1001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of leucine-to-methionine substitutions on the diffraction quality of histone chaperone SET/TAF-Iβ/INHAT crystals (2008)
  • Author(s): M.Senda, et al.
  • Journal Title: Acta Crystallogr.F 64 Pages: 960-965
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of Methanococcus jannaschii TATA-box-binding protein (2008)
  • Author(s): N.Adachi, et al.
  • Journal Title: Genes Cells 13 Pages: 1127-1140
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒストンコード仮説の問題点と克服 (2009)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] ヒストン点変異体を用いた網羅的機能解析によるヌクレオソーム構造変換反応機構の構築 (2009)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド、神戸市
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] ヒストンコード仮説の問題点と克服 (2009)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 全日空ホテルニュースカイ、熊本市
  • Year and Date: 2009-05-20
• [Presentation] Theoretical framework for the histone modification network : modifications in the unstructured histone tails form a robust scale-free network (2009)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: Global Biomarker Conference 2009
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2009-03-20
• [Presentation] From histone modification to nuclesome disassembly (2009)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: Keystone Symposia- Chromatin Dynamics and Higher Order Organization
  • Place of Presentation: Coeur d'Alene, Idaho, USA
  • Year and Date: 2009-02-26
• [Presentation] ヒストンコード仮説の問題点と克服 (2008)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド、神戸市
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] From isolation of novel chromatin factors to proposal of models leading to novel principles and concepts (2008)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: International Symposium on Nuclear Architecture and Chromatin Dynamics
  • Place of Presentation: Hyderabad, India
  • Year and Date: 2008-11-28
• [Presentation] Analysis of architecture of histone modification network (2008)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: Microarray Congress 2008
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2008-06-29
• [Presentation] From histone modification to nuclesome disassembly (2008)
  • Author(s): 堀越正美
  • Organizer: Keystone Symposia-Molecular Basis for Chromatin Modifications and Epigenetic Phenomena
  • Place of Presentation: Denver, USA
  • Year and Date: 2008-04-08
• [Book] スーパーサイエンスハイスクール講義-LET IT BE OR NOT (2009)
  • Author(s): 堀越正美
  • Total Pages: 254
  • Publisher: 培風館