Mechanism of genome DNA maintenance methylation

• Project/Area Number: 25291025
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Tajima Shoji 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (50132931)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SUETAKE ISAO 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (80304054)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000); Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2013: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: DNAメチル化 / DNAメチルトランスフェラーゼ / 維持メチル化 / DNAメチル化酵素 / DNAメチル化模様維持

Outline of Final Research Achievements

The CpG sequence in vertebrate genome is often methylated. DNA methylation is one of the factors that suppresses gene expression, and is crucial for development. DNA methylation patterns of genome are inherited to next generation during replication. DNA methyltransferase called Dnmt1 is responsible for faithful propagation of DNA methylation patterns. In the project we have provided structural and biochemical insights into the maintenance DNA methylation.

Research Products

• [Journal Article] 5-hydroxymethylcytosine marks sites of DNA damage and promotes genome stability. (2016)
  • Author(s): Georgia R. Kafer, Xuan Li, Takuro Horii, Isao Suetake, Shoji Tajima, Izuho Hatada, Peter M. Carlton.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 14 Issue: 6 Pages: 1283-1292
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.01.035
  • NAID: 120005707793
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dual functions of the RFTS domain of Dnmt1 in replication-coupled DNA methylation and in protection of the genome from aberrant methylation (2015)
  • Author(s): Ronald Garingalao Garvilles, Takashi Hasegawa, Hironobu Kimura, Jafar Sharif, Masahiro Muto, Haruhiko Koseki, Saori Takahashi, Isao Suetake, and Shoji Tajima
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Issue: 9 Pages: e0137509-e0137509
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0137509
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nucleosome compaction facilitates HP1γ binding to methylated H3K9. (2015)
  • Author(s): Mishima Y, Jayasinghe CD, Lu K, Otani J, Shirakawa M, Kawakami T, Kimura H, Hojo H, Carlton P, Tajima S, Suetake I
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 43 Pages: 10200-10212
  • DOI: 10.1093/nar/gkv841
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel method to analyze 5-hydroxymethylcytosine in CpG sequences using maintenance DNA methyltransferase, DNMT1 (2015)
  • Author(s): Saori Takahashi, Isao Suetake, Jan Engelhardt, Shoji Tajima
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 5 Issue: 1 Pages: 741-747
  • DOI: 10.1016/j.fob.2015.09.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The epigenetic regulator Uhrf1 facilitates proliferation and maturation of colonic regulatory T cells (2014)
  • Author(s): Yuuki Obata*, Yukihiro Furusawa*, Takaho A. Endo, Jafar Sharif, Daisuke Takahashi, Koji Atarashi, Manabu Nakayama, Satoshi Onawa, Yumiko Fujimura, Masumi Takahashi, Tomokatsu Ikawa, Takeshi Otsubo, Yuki I. Kawamura, Taeko Dohi, Shoji Tajima, Osamu Ohara, Kenya Honda, Shohei Hori, Hiroshi Ohno, Haruhiko Koseki and Koji Hase. 【* : 筆頭筆者】
  • Journal Title: Nature Immunology Volume: 15 Issue: 6 Pages: 571-579
  • DOI: 10.1038/ni.2886
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The DNA methyltransferase Dnmt1 directly interacts with the SET and RING finger-associated (SRA) domain of the multifunctional protein Uhrf1 to facilitate accession of the catalytic center to hemi-methylated DNA (2014)
  • Author(s): Berkyurek AC, Suetake I, Arita K, Takeshita K, Nakagawa A, Shirakawa M, Tajima S
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 289(1) Issue: 1 Pages: 379-86
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.523209
  • NAID: 120006770872
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell cycle-dependent turnover of 5-hydroxymethyl cytosine in mouse embryonic stem cells. (2013)
  • Author(s): Otani J, Kimura H, Sharif J, Endo TA, Mishima Y, Kawakami T, Koseki H, Shirakawa M, Suetake I, Tajima S
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Issue: 12 Pages: e82961-e82961
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082961
  • Peer Reviewed
• [Presentation] エピジェネティクスと生化学 (2016)
  • Author(s): 田嶋正二
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第10回年会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2016-05-19
  • Invited
• [Presentation] マウスES細胞の分化開始を制御するDnmt1の重要な役割 (2016)
  • Author(s): 首浦武作志、Aaron Bogutz、木村博信、田嶋正二、Louis Lefebvre, 多田政子
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第１０回年会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] ES細胞の多能性にはTetによるNr2f2プロモーター領域の脱メチル化が必要である (2016)
  • Author(s): 堀居拓郎、森田純代、木村美香、寺脇直美、木村博信、末武勲、田嶋正二、安部由美子、畑田出穂
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第１０回年会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] Dnmt1のT1505はW1512を支えることによりDnmt1の触媒中心のメチルシトシン認識に寄与している (2016)
  • Author(s): 金田健作、竹下浩平、末武勲、Garvilles Ronald、木村博信、田嶋正二、中川敦
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第１０回年会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] Synthesis of modified histone proteins by CPE ligation using a recombinant peptide. (2015)
  • Author(s): Toru Kawakami, Ryo Yoshikawa, Yuki Fujiyoshi, Yuichi Mishima, Hironobu Hojo, Shoji Tajima, Isao Suetake
  • Organizer: The 7th International Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Auditorium, Matrix Biopolis, Singapore
  • Year and Date: 2015-12-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウスES細胞の初期分化過程でのDnmt1による新規DNAメチル化獲得 (2015)
  • Author(s): 首浦武作志、Aaron Bogutz、木村博信、田嶋正二、Louis Lefebvre, 多田政子
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] DNAメチルトランスフェラーゼによるDNAメチル化模様の形成・維持 (2015)
  • Author(s): 田嶋 正二、末武 勲、木村 博信
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] 5-hydroxymethylcytosine marks sites of DNA damage and is required for genome stability. (2015)
  • Author(s): Georgia R, Kafer, Xuan Li, Takuro Horii, Isao Suetake, Shoji Tajima, Izuho Hatada, Peter Carlton
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 維持型メチル化酵素Dnmt1による再構成ヌクレオソーム内のヘミメチルDNAのメチル化特性 (2015)
  • Author(s): 三島優一、岡翔太、田嶋正二、末武勲
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Tet遺伝子シングル、ダブルおよびトリプルノックアウトES細胞株の特性 (2015)
  • Author(s): 堀居拓郎、森田純代、木村美香、寺脇直美、小林遼平、田村大樹、木村博信、末武勲、田嶋正二、安部由美子、畑田出穂
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Synthesis of modified histone proteins by CPE ligation using a recombinant peptide (2015)
  • Author(s): Toru Kawakami, Ryo Yoshikawa, Yuki Fujiyoshi, Yuichi Mishima, Hironobu Hojo, Shoji Tajima, Isao Suetake.
  • Organizer: 第52回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 平塚中央公民館（神奈川県平塚市）
  • Year and Date: 2015-11-16
• [Presentation] Nucleosome compaction allows HP1γ the H3K9 methylation binding (2015)
  • Author(s): Isao Suetake, Kai Lu, Junji Otani, Masahiro Shirakawa, Peter Carlton, Shoji Tajima
  • Organizer: The 40th Naito Conference on “Epigenetics―From Histone Code to Therapeutic Strategy”
  • Place of Presentation: Chatraise Gateaux Kingdom Sapporo, Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2015-09-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nucleosome compaction allows HP1g the H3K9 methylation binding (2015)
  • Author(s): Yuichi Mishima, Kai Lu, Junji Otani, Masahiro Shirakawa, Peter Carlton, Shoji Tajima, Isao Suetake
  • Organizer: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
  • Year and Date: 2015-08-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DNAメチル化模様を保持した状態で増幅する新規蛋白質科学的技術につながる、Dnmt1の基質認識機構の解明 (2015)
  • Author(s): 金田健作、竹下浩平、末武勲、田嶋正二、中川敦史
  • Organizer: 第15回蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2015-06-24
• [Presentation] Relative positioning of 5-hydroxymethylcytosine to 5-methylcytosine at promoters correlates with gene expression level (2015)
  • Author(s): Suetake I, Engelhardt J, Takahashi S, Kimura H, Tajima S
  • Organizer: The 3rd Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications: Biological and Materials Science Oriented Applications
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] HP1γはヒストンH3K9me3修飾とヌクレオソームの高次構造を同時に認識している (2015)
  • Author(s): 三島優一、川上徹、大谷淳二、木村博信、白川昌宏、田嶋正二、末武勲
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • Place of Presentation: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] 組換えペプチドをC末端側合成ブロックとして用いたライゲーション法によるヒストンH3の合成 (2015)
  • Author(s): 川上徹、吉川諒、藤吉佑樹、三島優一、北條裕信、田嶋正二、末武 勲
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • Place of Presentation: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] ES細胞の初期分化にはTetによるNr2f2プロモーター領域の脱メチル化が必要である (2015)
  • Author(s): 堀居拓郎、森田純代、木村美香、小林遼平、田村大樹、木村博信、末武勲、田嶋正二、安部由美子、畑田出穂
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • Place of Presentation: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] 細胞周期阻害剤による5hmC産生機構の解明 (2015)
  • Author(s): 木村博信、堀居拓郎、大谷淳二、末武 勲、畑田出穂、田嶋正二
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • Place of Presentation: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] ゲノムメチル化模様を維持するDnmt1の基質認識機構の解明 (2015)
  • Author(s): 金田健作、竹下浩平、末武勲、田嶋正二、中川敦史
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • Place of Presentation: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] The relative positioning of 5-hydroxymethylcytosine and 5-methylcytosine at promoters correlates with gene expression. (2015)
  • Author(s): Jan Engelhardt, Saori Takahashi, Hironobu Kimura, Tatsuhiro Tomoto, Yuichi Mishima, Masahiro Shirakawa, Takashi Kohda, Norie Tooi, Toru kawakami, Kazuhiro Aiba, Norio Nakatsuji, Peter F. Stadler, Shoji Tajima, and Isao Suetake
  • Organizer: Keystone Symposium on Epigenomics
  • Place of Presentation: Keystone Resort, Keystone, Colorado, USA
  • Year and Date: 2015-03-29 – 2015-04-03
• [Presentation] Nucleosome compaction allows HP1γ the H3K9 methylation binding (2015)
  • Author(s): Yuichi Mishima, Kai Lu, Junji Otani, Masahiro Shirakawa, Peter Carlton, Shoji Tajima, and Isao Suetake
  • Organizer: Keystone Symposium on Epigenomics
  • Place of Presentation: Keystone Resort, Keystone, Colorado, USA
  • Year and Date: 2015-03-29 – 2015-04-03
• [Presentation] マウスES細胞での5hmC化を介した脱メチル化後のDnmt1の役割 (2014)
  • Author(s): 首浦武作志、岡野正樹、木村博信、田嶋正二、多田政子
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 組換えDNMT1を用いたヒドロキシメチルシトシンの一塩基解像度の検出方法の開発 (2014)
  • Author(s): 高橋沙央里、末武勲、Jan Engelhardt、幸田尚、田嶋正二
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] HP1γによるヌクレオソーム構造依存的なヒストンH3K9me3の認識機構 (2014)
  • Author(s): 三島優一、川上徹、大谷淳二、木村博信、白川昌宏、田嶋正二、末武勲
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Dnmt1（RFTS）とUhrf1（SRA）の相互作用によりDNAは触媒中心に近づけるようになる (2014)
  • Author(s): アーメット・キャン・ベルキュレック、末武 勲、有田 恭平、竹下 浩平、中川 敦史、白川 昌宏、田嶋 正二
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際会館
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [Presentation] 遺伝性知覚神経疾患の原因となるDnmt1のRFTS内の変異がDNA維持メチルに及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): ロナルド・G・ガルビレス、木村 博信、アーメット・キャン・ベルキュレック、末武 勲、田嶋 正二
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際会館
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [Presentation] 組換えDNMT1を利用したヒドロキシメチル化シトシンの1塩基レベルの新規解析方法の開発 (2014)
  • Author(s): 末武勲、白川昌宏、田嶋正二
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際会館
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [Presentation] プロモーター領域でのヒドロキシメチルシトシンのメチルシトシンに対する相対位置は遺伝子発現と相関する (2014)
  • Author(s): 木村博信、末武 勲、遠井 紀江、川上 徹、饗庭一博、中辻憲夫、田嶋正二
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際会館
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [Presentation] マウスES細胞における5mCと5hmCの連続変換によるメチル化制御 (2014)
  • Author(s): 首浦武作志、岡野正樹、木村博信、田嶋正二、多田政子
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際会館
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [Presentation] Effect of DNMT1 mutation in neuronal differentiation of neural stem cell (2014)
  • Author(s): Chiara Soldati, Ronald G. Garvilles, Shoji Tajima and Kinichi Nakashima
  • Organizer: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際会館
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [Presentation] DNA鎖長とNp95のSRA領域はDnmt1のRFTSを触媒ポケットから除去するステップに寄与する (2013)
  • Author(s): アーメット・キャン・ベルキュレック、有田 恭平、竹下 浩平、中川 敦史、白川 昌宏、末武 勲、田嶋 正二
  • Organizer: 第７回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
• [Presentation] Dnmt1のRFTSと触媒領域間の水素結合のDNAメチル化に果たす役割 (2013)
  • Author(s): ロナルド G. ガルビレス、長谷川貴志、木村博信、ジャファル シャリフ、古関明彦、末武勲、田嶋正二
  • Organizer: 第７回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
• [Presentation] マウスES細胞におけるヒドロキシメチルシトシンの産生と消去 (2013)
  • Author(s): 木村博信、大谷淳二、川上 徹、白川昌宏、末武 勲、田嶋正二
  • Organizer: 第７回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
• [Presentation] ヘミメチル化DNAによるヌクレオソーム再構成とDnmt1によるメチル化 (2013)
  • Author(s): 岡 翔太、ラウラ ブルックナー、三島優一、末武勲、田嶋正二
  • Organizer: 第７回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
• [Presentation] Relative positions of 5-hydroxymethylcytosine and 5-methylcytosine at promoter correlates with the level of gene expression (2013)
  • Author(s): Hironobu Kimura, Norie Tooi, Toru Kawakami, Tatsuhiro Thomoto, Kazuhiro Aiba, Isao Suetake, Norio Nakatsuji and Shoji Tajima
  • Organizer: International Symposium on Transcription and Metabolism
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center, Hyogo, Japan
• [Book] Establishment and maintenance of DNA methylation. In DNA replication, recombination, and repair (2016)
  • Author(s): Shoji Tajima, Hironobu Kimura, and Isao Suetake
  • Publisher: Springer
• [Book] エピジェネティクスキーワード事典-分子機構から疾患・解析技術まで-（牛島俊和、眞貝洋一編集） (2013)
  • Author(s): 木村博信、田嶋正二
  • Publisher: 羊土社
• [Book] エピジェネティクス-その分子機構から高次生命機能まで-（田嶋正二編集） (2013)
  • Author(s): 田嶋正二
  • Publisher: 化学同人