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DNAメチル化を制御するユビキチンシグナルとその機能の解明

Publicly Offered Research

Project AreaNew aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation
Project/Area Number 15H01188
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo (2016)
Nagoya City University (2015)

Principal Investigator

西山 敦哉  東京大学, 医科学研究所, 講師 (50378840)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
KeywordsDnmt1 / ユビキチン / ヒストン / 構造解析 / クロマチン / DNAメチル化 / ユビキチン化 / DNMT1 / UHRF1
Outline of Annual Research Achievements

真核生物において、DNAはヒストン蛋白質とともにクロマチンを形成しており、その機能は「ヒストンコード」と呼ばれる様々な翻訳後修飾によって、複雑に制御されている。その一つである、ヒストンH3のユビキチン化修飾は、DNAメチル化酵素であるDnmt1との相互作用を介してDNAメチル化パターンの継承に重要な役割を果す。本研究は、ヒストンH3上のユビキチン鎖の形状やDnmt1との結合様式について、解析を行った。

本年度は前年度に質量分析解析により明らかになったユビキチン鎖の形状についての情報を元に、連携研究者である有田博士との共同研究として精製蛋白質を用いた構造的アプローチをとり、Dnmt1とユビキチン化H3複合体の結晶構造解析を行い、その結合様式を明らかにした。また、結晶構造から得られたDnmt1とユビキチン化H3の結合部位の予測に従って、該当部位に変異を導入した蛋白質を調製した。この変異体蛋白質はユビキチン化H3との結合能を失うとともに、DNAメチル化部位へのリクルートが顕著に阻害され、結晶構造から得られた知見を生化学的手法により確認することができた。以上の結果から、Dnmt1によるユビキチン化H3認識の重要性を改めて示すとともに、Dnmt1の新たなユビキチン化認識部位、そしてユビキチン化H3とのユニークな結合様式を明らかにすることに成功した。以上の研究成果は、論文としてとりまとめ、現在投稿中(under review)である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Institut Curie, CNRS(France)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation.2017

    • Author(s)
      Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00136-5

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The replication foci targeting sequence (RFTS) of DNMT1 functions as a potent histone H3 binding domain regulated by autoinhibition.2016

    • Author(s)
      Misaki T, Yamaguchi L, Sun J, Orii M, Nishiyama A, Nakanishi M.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 470 (3) Issue: 3 Pages: 741-747

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.01.029

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Loss of maintenance DNA methylation results in abnormal DNA origin firing during DNA replication2016

    • Author(s)
      Haruta M, Shimada M, Nishiyama A, Johmura Y, Le Tallec B, Debatisse M, Nakanishi M
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 469 Issue: 4 Pages: 960-966

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.12.090

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Regulation of maintenance DNA methylation via histone ubiquitylation.2016

    • Author(s)
      Nishiyama A, Yamaguchi L, Nakanishi M.
    • Journal Title

      J Biochem.

      Volume: 159 (1) Issue: 1 Pages: 249-253

    • DOI

      10.1093/jb/mvv113

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 片鎖メチル化結合蛋白質UHRF1によるPCNAのユビキチン化2017

    • Author(s)
      西山敦哉、山口留奈、三崎紀展、佐伯泰、中西真
    • Organizer
      第34回染色体ワークショップ/第15回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      千葉県かずさ
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 脱ユビキチン化酵素USP7による維持DNAメチル化制御2016

    • Author(s)
      西山敦哉、山口留奈、三崎紀展、有田恭平、佐伯泰、中西真
    • Organizer
      第33回染色体ワークショップ
    • Place of Presentation
      宮城県宮城郡松島町
    • Year and Date
      2016-01-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ユビキチン修飾系によるDNAメチル化維持経路の制御2016

    • Author(s)
      西山 敦哉
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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