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Studies of regulatory mechanisms of the heat shock response through controlling chromatin structure

Research Project

Project/Area Number 21H02697
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Nakai Akira  山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60252516)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 瀧井 良祐  山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (00419558)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords熱ショック応答 / 熱ショック転写因子 / プロテオスタシス / 転写 / クロマチン / がん / 悪性黒色腫
Outline of Research at the Start

熱ショック応答を制御する転写因子HSF1は熱ショックタンパク質(HSP)などの発現を介してプロテオスタシス容量を調節する鍵因子であり、その異常は神経変性疾患やがんの病態進行と関連する。本研究では、新しいChIP-MS法を用いたHSF1転写複合体の同定と解析を基盤として、これまで不明であったHSP遺伝子のクロマチン弛緩と転写の調節機構を解明し、それがプロテオスタシス容量およびがんのモデルに与える効果について明らかにする。そして、これらの知見を基に、がんの新規治療ターゲットを提案する。

Outline of Final Research Achievements

Transcription of heat shock genes is regulated by heat shock transcription factor and is related with progression of diseases including cancer. In this research, based on identification and analysis of HSF1 transcriptional complexes, we investigated chromatin structure and transcription of heat shock genes, and showed regulatory mechanisms involving the histone acetyltransferase TRRAP/TIP60 complex and TRIM33/24 ubiquitin ligases, which were recruited to the heat shock gene promoters in a manner dependent on HSF1 phosphorylation. Furthermore, we showed that this HSF1 phosphorylation could be a target for therapeutic strategies of melanoma patients.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱ストレスによる熱ショック遺伝子の転写誘導は、誘導性遺伝子発現のモデルとして研究されてきた。本研究により、HSF1リン酸化によって誘導される新規のヒストンアセチル化依存的なヒストンユビキチン化の分子機構を明らかにし、一連のヒストン化学修飾がクロマチン構造と転写を制御することを示した。また、HSF1リン酸化とそのリン酸化酵素PLK1を抑制することが悪性黒色腫の治療法の開発に役立つことも示した。

Report

(3 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] HSF1 phosphorylation establishes an active chromatin state via the TRRAP TIP60 complex and promotes tumorigenesis2022

    • Author(s)
      Fujimoto Mitsuaki、Takii Ryosuke、Matsumoto Masaki、Okada Mariko、Nakayama Keiich I.、Nakato Ryuichiro、Fujiki Katsunori、Shirahige Katsuhiko、Nakai Akira
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 4355-4355

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32034-4

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lack of Hikeshi activates HSF1 activity under normal conditions and disturbs the heat-shock response.2022

    • Author(s)
      Kose, S., Imai, K., Watanabe, A., Nakai, A., Suzuki, Y., Imamoto, N.
    • Journal Title

      Life Sci. Alliance

      Volume: 5 Issue: 9 Pages: e202101241-e202101241

    • DOI

      10.26508/lsa.202101241

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 熱ショック応答における転写開始前複合体形成の調節機構2022

    • Author(s)
      瀧井 良祐、中井 彰
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 94 Pages: 102-107

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MED12 interacts with the heat‐shock transcription factor HSF1 and recruits CDK8 to promote the heat‐shock response in mammalian cells2021

    • Author(s)
      Srivastava Pratibha、Takii Ryosuke、Okada Mariko、Fujimoto Mitsuaki、Nakai Akira
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 595 Issue: 14 Pages: 1933-1948

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14139

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ferroptosis inducer erastin sensitizes NSCLC cells to celastrol through activation of the ROS-mitochondrial fission-mitophagy axis.2021

    • Author(s)
      Liu M, Fan Y, Li D, Han B, Meng Y, Chen F, Liu T, Song Z, Han Y, Huang L, Chang Y, Cao P, Nakai A, and Tan K.
    • Journal Title

      Molecular Oncology

      Volume: 15 Issue: 8 Pages: 2084-2105

    • DOI

      10.1002/1878-0261.12936

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Testicular localization of activating transcription factor 1 and its potential function during spermatogenesis2021

    • Author(s)
      Tabara Masanori、Shiraishi Koji、Takii Ryosuke、Fujimoto Mitsuaki、Nakai Akira、Matsuyama Hideyasu
    • Journal Title

      Biology of Reproduction

      Volume: 105 Issue: 4 Pages: 976-986

    • DOI

      10.1093/biolre/ioab099

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] HSF1 regulates mitochondrial proteotoxic stress response in mammals2022

    • Author(s)
      Katiyar A, Fujimoto M, Takii R, Srivastava A, and Nakai A.
    • Organizer
      The 46th FEBS Congress. ( Lisbon, Portugal)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生理的温度変化に適応するための熱ショック転写因子群の機能進化2022

    • Author(s)
      瀧井良祐、Pandey Akanksha、岡田真理子、藤本充章、中井 彰
    • Organizer
      第16回日本臨床ストレス応答学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] メディエーターキナーゼモジュールのMED12はHSF1凝縮物の形成を促進する2022

    • Author(s)
      岡田真理子、藤本充章、Pandey Akanksha、瀧井良祐、中井 彰
    • Organizer
      第16回日本臨床ストレス応答学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱ストレス誘導性のHSF1凝縮物はメディエーターの天然変性領域を集積させる2022

    • Author(s)
      岡田真理子、藤本充章、Pandey Akanksha、瀧井良祐、中井 彰
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] PLKを介したHSF1リン酸化はメラノーマ細胞の増殖と腫瘍形成を促進する2022

    • Author(s)
      藤本充章、瀧井良祐、岡田真理子、Pandey Akanksha、中井 彰
    • Organizer
      第45回分子生物学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 生理的温度変化における熱ショック転写因子HSF1とHSF3の役割2022

    • Author(s)
      瀧井良祐、Pandey Akanksha、岡田真理子、藤本充章、中井 彰
    • Organizer
      第45回分子生物学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] HSF1のリン酸化は活性クロマチン状態を促してがん細胞のプロテオスタシスを維持する2021

    • Author(s)
      藤本充章、中井 彰
    • Organizer
      第94回日本生化学会大会シンポジウム「プロテオスタシスを維持するネットワーク経路」
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] CDK8によるHSF1-S326のリン酸化は熱ショック応答を促進する2021

    • Author(s)
      瀧井良祐、Pratibha Srivastava、岡田真理子、藤本充章、中井 彰
    • Organizer
      第94回日本生化学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] HSF1-TRRAP複合体よるエピゲノムとプロテオスタシス容量の制御2021

    • Author(s)
      藤本充章、瀧井良祐、岡田真理子、中井 彰
    • Organizer
      第15回日本臨床ストレス応答学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相分離を介したHSF1転写複合体の解析2021

    • Author(s)
      岡田真理子、藤本充章、瀧井良祐、中井 彰
    • Organizer
      第15回日本臨床ストレス応答学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱ショック転写因子HSF1の液滴形成の解析2021

    • Author(s)
      岡田真理子、藤本充章、Pratibha Srivastava、瀧井良祐、中井 彰
    • Organizer
      第44回分子生物学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 脊椎動物の熱ショック転写因子遺伝子HSF1とHSF3の機能進化2021

    • Author(s)
      瀧井良祐、Pratibha Srivastava、岡田真理子、藤本充章、中井 彰
    • Organizer
      第44回分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] ミトコンドリアダイナミクス(プロテオスタシスを維持するためのミトコンドリア不良タンパク質応答)2021

    • Author(s)
      中井彰、瀧井良祐、藤本充章
    • Total Pages
      458
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437466
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      2021 Annual Research Report
  • [Book] ヒトゲノム事典(細胞質シャペロンと調節因子、ミトコンドリアシャペロンと調節因子)2021

    • Author(s)
      中井 彰
    • Total Pages
      448
    • Publisher
      一色出版
    • ISBN
      9784910389127
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 山口大学医学部医化学講座ホームページ

    • URL

      http://ds22.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~seika2/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 山口大学大学院医学系研究科医化学講座ホームページ

    • URL

      http://ds22.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~seika2/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポロ様キナーゼ1(PLK1)阻害剤を有効成分とするがんの治療剤2022

    • Inventor(s)
      藤本充章、中井 彰
    • Industrial Property Rights Holder
      山口大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-091044
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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