コヒーシンによる転写制御の分子機構の解明

• Project Area: Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
• Project/Area Number: 15H01347
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 坂東 優篤 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (90360627)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: コヒーシン / 転写制御 / コヒーシンローダー / 転写伸長 / PIC / ゲノム構造 / クロマチン / in vitro / Nipbl / elongation

Outline of Annual Research Achievements

Nipblには、どのような因子が結合するかについて、GFP-NipblAとBの２種のタグを用いた免疫沈降精製及び質量分析を用いて網羅的に同定した。その結果、上位にはコヒーシンがその他、CTCF、zinc-finger protein(ZNF)、GTF構成因子やインテグレーターが見つかった。In vitro PIC形成アッセイでは、GAL4-VP16アクチベーターに依存し、コヒーシンローダーが結合するのが見えた。この結合様式は、始めにmediator、それに次いでGTF、さらにPol2やAFF4などのelongation factorと段階結合が見られるが、Pol2の結合様式と類似した。使用するNEによっては、このアッセイ系でNTPsに添加によりDNA-PKの活性化が引き起こされ、このキナーゼ活性によりRNApol2のSer2のリン酸化されることが分かった。そこで、このアッセイを行う際、DNAPKの阻害下で行い、その影響を排除することにした。 その結果、in vitroPICアッセイ系では、NTPsの添加で、転写に関するCDK7、8、9すべて活性化し、RNApol2のリン酸化、特にSer5のリン酸化には、CDK8も関与している事が分かった。また、GTFsの構成因子は、CDK7とCDK8の活性化に依存して、DNAから乖離する事が分かった。このようなCDKの阻害状態にあっても、Nipbl-Mau2の結合量には変化がなかった。次に、NipblもしくはMau2を抗体により除去したNEを用いて、in vitroアッセイを行ったところ、コントロールと比較しRNApol2のリン酸化の増加が見られた。Nipblは、Mediator、Pol2、GTFsの複合体と何らか直接的な相互作用があり、RNApol2のCTDのリン酸化の効率、厳密な制御に寄与している可能性が考えれられた。

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。

Research Products

• [Journal Article] Decreased cohesion in the brain leads to defective synapse development and anxiety-related behavior (2017)
  • Author(s): Fujita Y, Masuda K, Bando M, Nakato R, Katou Y, Tanaka T, Nakayama M, Takao K, Miyakawa T, Tanaka T, Ago Y, Hashimoto H, Shirahige K, Yamashita T.
  • Journal Title: J. Exp. Med. Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 1431-1452
  • DOI: 10.1084/jem.20161517
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Condensin targets and reduces unwound DNA structures associated with transcription in mitotic chromosome condensation (2015)
  • Author(s): Takashi Sutani, Toyonori Sakata, Ryuichiro Nakato, Koji Masuda, Mai Ishibashi, Daisuke Yamashita, Yutaka Suzuki, Tatsuya Hirano, Masashige Bando, Katsuhiko Shirahige
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1038/ncomms8815
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Deubiquitinating Enzyme USP7 Regulates Androgen Receptor Activity by Modulating Its Binding to Chromatin (2015)
  • Author(s): Shu-Ting Chen, Maiko Okada, Ryuichiro Nakato, Kosuke Izumi, Masashige Bando and Katsuhiko Shirahige
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 290 Issue: 35 Pages: 21713-21723
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.628255
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Esco1 Acetylates Cohesin via a Mechanism Different from That of Esco2 (2015)
  • Author(s): Masashi Minamino, Mai Ishibashi, Ryuichiro Nakato, Kazuhiro Akiyama, Hiroshi Tanaka, Yuki Kato, Lumi Negishi, Toru Hirota, Takashi Sutani, Masashige Bando, Katsuhiko Shirahige
  • Journal Title: Current Biology Volume: 25 Issue: 13 Pages: 1694-1706
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.05.017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Germline gain-of-function mutations in AFF4 cause a developmental syndrome functionally linking the super elongation complex and cohesin. (2015)
  • Author(s): Izumi K, Nakato R, Zhang Z, Edmondson AC, Noon S, Dulik MC, Rajagopalan R, Venditti CP, Gripp K, Samanich J, Zackai EH, Deardorff MA, Clark D, Allen JL, Dorsett D, Misulovin Z, Komata M, Bando M, Kaur M, Katou Y, Shirahige K*, Krantz ID*.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 47 Issue: 4 Pages: 338-338
  • DOI: 10.1038/ng.3229
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Cohesin loader regulates transition from pausing to elongation of RNA PolII (2016)
  • Author(s): Masashige Bando, Kazuhiro Akiyama, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige
  • Organizer: Epigenetics and chromate, Cold spring harbor meeting
  • Place of Presentation: Cold spring harbor (USA)
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] コヒーシンによる転写制御の分子機構の解析 (2016)
  • Author(s): 坂東優篤、秋山和広、中戸隆一郎、白髭克彦
  • Organizer: 転写サイクル班会議 2016
  • Place of Presentation: 松島一の坊 (宮城県・松島町)
  • Year and Date: 2016-09-05
• [Presentation] コヒーシンによる転写伸長反応の制御 (2016)
  • Author(s): 坂東 優篤
  • Organizer: 第68回 日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-06-14
• [Presentation] 転写制御におけるコヒーシンローダーの機能解析 (2015)
  • Author(s): 坂東優篤
  • Organizer: 転写サイクル班会議 2015
  • Place of Presentation: 静岡 伊東市
  • Year and Date: 2015-08-03
• [Book] 細胞工学 染色体工学Update 2015 vol.34.11月 (2015)
  • Author(s): 坂東優篤、秋山和弘、白髭克彦
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 学研メディカル秀潤社