転写制御を担うエピゲノム調節の分子機構の解明

• Project/Area Number: 22000012
• Research Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 茂明 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (60204468)
• Project Period (FY): 2010-04-21 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥521,950,000 (Direct Cost: ¥401,500,000、Indirect Cost: ¥120,450,000); Fiscal Year 2012: ¥147,420,000 (Direct Cost: ¥113,400,000、Indirect Cost: ¥34,020,000); Fiscal Year 2011: ¥166,530,000 (Direct Cost: ¥128,100,000、Indirect Cost: ¥38,430,000); Fiscal Year 2010: ¥208,000,000 (Direct Cost: ¥160,000,000、Indirect Cost: ¥48,000,000)
• Keywords: エピゲノム調節因子 / ヒストンコード / 染色体構造調節 / 糖修飾酵素複合体 / 新規修飾酵素複合体

Research Abstract

転写制御は最近の研究の進展により、染色体環境が極めて重要であることが明らかにされつつある。染色体環境は、染色体構造調節やヒストンタンパク修飾パターン(ヒストンコード)によって調節されており、その活性化状態に応じ転写制御の効率が規定されることがわかりつつある。しかしながら、実際の分子機構やそれら制御因子の実態は必ずしも明らかでない。本研究では、転写制御を支える染色体環境の調節機構をエピゲノム制御やそれら調節因子の同定や機能解析により、転写とエピゲノムの共制御の分子機構の解明を目指している。本年度においては、新たなヒストンタンパク修飾について網羅的な検索を行なうとともに、新たなヒストンコードとしての単糖の機能について解析した。ヒストンH2Bのセリン112番残基に付加される単糖(Nアセチルグルコサミン)は、新たなヒストンコードとして機能し、H2Bリジン120番目のユビキチン化を亢進することを見いだした。このユビキチン化が染色体の活性度を規定する上で極めて重要なヒストンコードであるため、この単糖付加は更に上流に位置する極めて基礎的なヒストンコードであることがわかった(Fujiki et al.,Nature 2011)。また、ショウジョウバエを用いた転写とエピゲノム共制御を担う調節因子を分子遺伝学的アプローチにより検索したところ、ヒストン遺伝子の細胞周期依存的な転写制御と染色体不活性化を規定する重要な因子を見いだした。この因子は、ヒストンH3リジン9番をメチル化することで、周辺の染色体の不活性化を促す因子であることが証明出来た。

Research Products

• [Journal Article] GlcNAcylation of histone H2B facilitates its monoubiquitination (2011)
  • Author(s): Fujiki, R., Hashiba, W., Sekine, H., Yokoyama, A., Chikanishi T., Ito, S., Imai, Y., Kim, J., He, H.H., Igarashi, K., Kanno, J., Ohtake, F., Kitagawa, H., Roeder, R.G., Brown, M., Kato, S.
  • Journal Title: Nature Volume: 480 Pages: 557-560
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple post-translational modifications in hepatocyte nuclear factor 4α (2011)
  • Author(s): Yokoyama, A., Katsura S., Ito, R., Hashiba, W., Sekine, H., Fujiki, R., Kato, S.
  • Journal Title: Bichem.Biophys.Res.Commun. Volume: 410 Pages: 749-753
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PKA-dependent regulation of the histone lysine demethylase complex PHF2-ARID5B (2011)
  • Author(s): Baba A.Ohtake, F., Okuno Y., Yokota, K., Okada M., Imai Y., Ni, M., Meyer, C.A., Igarashi, K., Kanno, J., Brown, M., Kato, S.
  • Journal Title: Nat.Cell Biol. Volume: 13 Pages: 668-675
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A histone chaperone, DEK, transcriptionally coactivates a nuclear receptor. (2010)
  • Author(s): Sawatsubashi, S., Murata, T., Lim, J., Fujiki, R., Ito, S., Suzuki, E., Tanabe, M., Zhao, Y., Kimura, S., Fujiyama, S., Ueda, T., Umetsu, D., Ito, T., Takeyama, K., Kato, S.
  • Journal Title: Genes Dev. Volume: 24 Pages: 159-170
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Testis-specific protein on Y chromosome (TSPY) represses the activity of the androgen receptor in androgen-dependent testicular germ-cell tumors (2010)
  • Author(s): Akimoto, C., Ueda, T., Inoue, K., Yamaoka, I., Sakari, M., Obara, W., Fujioka, T., Nagahara, A., Nonomura, N., Tsutsumi, S., Aburatani, H., Miki, T., Matsumoto, T., Kitagawa, H., Kato, S.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA. Volume: 107 Pages: 19891-19896
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Minireview : osteoprotective action of estrogens is mediated by osteoclastic estrogen receptor-alpha. (2010)
  • Author(s): Imai, Y., Kondoh, S., Kouzmenko, A., Kato, S.
  • Journal Title: Mol.Endocrinol. Volume: 24 Pages: 877-885
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Epigenetic regulators supporting nuclear receptor function (2010)
  • Author(s): Shigeaki Kato
  • Organizer: Signalling to Chromatin 2010
  • Place of Presentation: Cambridge, UK
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Book] ビタミンDと腎(II.分子生物学的観点からの一部) (2010)
  • Author(s): 山本陽子、近藤剛史、加藤茂明(分担)
  • Publisher: 医薬ジャーナル社