Maintenance of genomic stability by the heterochromatin-binding complex including a novel molecule, CAMP

• Project Area: Dynamic chromatin structure and function
• Project/Area Number: 16H01296
• 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: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 耕三 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00304452)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 細胞・組織 / DNA損傷応答 / ヘテロクロマチン / 染色体分配 / 癌 / へテロクロマチン

Outline of Annual Research Achievements

クロマチンの動的な構造制御にはヘテロクロマチン形成が重要な役割を果たしており、これにはHP1(heterochromatin protein 1)を含むヘテロクロマチン結合複合体が関与している。HP1は、遺伝子発現制御だけでなくDNA損傷応答や染色体分配にも関与しており、ゲノムの安定性全般を制御していると考えられる。我々はHP1と複合体を形成する新規分子CAMP(chromosome alignment-maintaining phosphoprotein)が、染色体分配に必須であることを明らかにした(EMBO J 2011)。CAMPはHP1の他にDNA損傷応答に関与するRev7, 染色体分配に関与するPOGZと複合体を形成しており、我々は本領域においてCAMPを含む複合体がDNA損傷応答と染色体分配にはたらいていることを明らかにしてきた(H26~H27新学術領域研究)。本研究では、これまでの成果をふまえ、CAMPを含むヘテロクロマチン結合複合体がゲノム安定性に果たす役割を、構造生物学的解析にもとづいて細胞及び個体レベルで明らかにすることを目的とする。H29年度には以下のような成果が得られた。
1. CAMPとRev7, HP1, POGZとの複合体の構造解析　CAMPとRev7の複合体の結晶構造を解析し、その結合様式を明らかにした(J Biol Chem, 2017)。
2. CAMPを含む複合体の機能の細胞レベルでの解析　CAMPの発現抑制細胞はcamptothecinに対して高感受性であるという平成28年度の結果をふまえ、CAMPのDNA2本鎖切断の修復に関する機能を調べた。その結果、CAMPはDNA2本鎖切断のend resectionを促進することにより、相同組み換えに関与することが示唆された。
3. CAMPを含む複合体の機能の個体レベルでの解析　小児の発達障害でCAMPの変異が見られる(Hum Mutat, 2016)という平成28年度の結果をふまえ、CAMPノックアウトマウスの解析を行った。その結果、CAMPが胎児脳で発現していることが明らかになった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CHU Nantes/CHU Angers/CHRU Brest(フランス)
• [Int'l Joint Research] Baylor College of Medicine/SUNY Upstate Medical University(米国)
• [Int'l Joint Research] NHS Greater Glasgow and Clyde/University Hospital of Wales/Newcastle upon Tyne Hospitals(英国)
• [Int'l Joint Research] CHU Nantes/CHU Angers/CHRU Brest(フランス)
• [Int'l Joint Research] Baylor College of Medicine/SUNY Upstate Medical University(米国)
• [Int'l Joint Research] NHS Greater Glasgow and Clyde/University Hospital of Wales/Newcastle upon Tyne Hospitals(英国)
• [Journal Article] Lateral attachment of kinetochores to microtubles is enriched in prometaphase rosette and facilitates chromosome alignment and bi-orientation establishment (2018)
  • Author(s): Itoh G, Ikeda M, Iemura K, Amin MA, Kuriyama S, Tanaka M, Mizuno N, Osakada H, Haraguchi T, Tanaka K
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8(1) Issue: 1 Pages: 3888-3888
  • DOI: 10.1038/s41598-018-22164-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phosphorylation of BACH1 switches its function from transcription factor to mitotic chromosome regulator and promotes its interaction with HMMR. (2018)
  • Author(s): Li J, Shima H, Nishizawa H, Ikeda M, Brydun A, Matsumoto M, Kato H, Saiki Y, Liu L, Watanabe-Matsui M, Iemura K, Tanaka K, Shiraki T, Igarashi K.
  • Journal Title: Biochemical Journal Volume: 475 Issue: 5 Pages: 981-1002
  • DOI: 10.1042/bcj20170520
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dynamic feature of mitotic arrest deficient 2-like protein 2 (MAD2L2) and structural basis for its interaction with chromosome alignment maintaining phosphoprotein (CAMP) (2017)
  • Author(s): Hara K, Taharazako S, Ikeda M, Fujita H, Mikami Y, Kikuchi S, Hishiki A, Yokoyama H, Ishikawa Y, Kanno S, Tanaka K, Hashimoto H.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 292 Issue: 43 Pages: 17658-17667
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.804237
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Plk1 bound to Bub1 contributes to spindle assembly checkpoint activity during mitosis (2017)
  • Author(s): Ikeda Masanori、Tanaka Kozo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 8794-8794
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09114-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 染色体不安定性とがん (2017)
  • Author(s): 田中耕三
  • Journal Title: 血液内科 Volume: 75 Pages: 117-122
  • NAID: 40021268813
• [Journal Article] Chromosomal instability: a common feature and a therapeutic target of cancer. (2016)
  • Author(s): Tanaka, K., and Hirota, T.
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta Volume: 1866 Issue: 1 Pages: 64-75
  • DOI: 10.1016/j.bbcan.2016.06.002
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] <b>Phosphoproteomic analysis of human mitotic chromosomes identified a chromokinesin </b><b>KIF4A </b> (2016)
  • Author(s): Takahashi, M., Tanaka, K., Wakai, T., Hirota, T.
  • Journal Title: Biomedical Research Volume: 37 Issue: 2 Pages: 161-165
  • DOI: 10.2220/biomedres.37.161
  • NAID: 130005147428
  • ISSN: 0388-6107, 1880-313X
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] De Novo Truncating Mutations in the kinetochore-microtubules attachment gene CHAMP1 Cause Syndromic Intellectual Disability. (2016)
  • Author(s): Isidor, B, Kury, S, Rosenfeld, J, A, Besnard, T, (28 authors), Iemura, K, Ikeda, M, Tanaka, K, Bezieau, S.
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 37 Issue: 4 Pages: 354-358
  • DOI: 10.1002/humu.22952
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] マウス脳における染色体整列因子CAMPの発現局在の解析 (2018)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 吉川貴子, 大隅典子, 田中耕三
  • Organizer: 第11回リトリート大学院生研究発表会
• [Presentation] マウス胎児脳における染色体整列因子CAMPの発現部位の同定 (2018)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 吉川貴子, 大隅典子, 田中耕三
  • Organizer: 第7回東北脳科学ウィンタースクール
• [Presentation] 神経細胞の発生及び分化における染色体整列因子 CAMPの機能解析 (2017)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第6回東北脳科学ウィンタースクール
  • Place of Presentation: ラフォーレ蔵王 リゾート&スパ（蔵王町・宮城県）
  • Year and Date: 2017-02-18
• [Presentation] Alterations in chromosome dynamics impair the fidelity of chromosome transmission (2017)
  • Author(s): Kozo Tanaka
  • Organizer: International Workshop on Quantitative Biology 2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Chromosomal instability in aging and cancer (2017)
  • Author(s): Kozo Tanaka
  • Organizer: Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 Aging Science: from Molecules to Society Topic1 “Aging Biology”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 細胞周期制御因子CAMPの天然変性タンパク質としての制御基盤の解明 (2017)
  • Author(s): 池田真教, 三上嘉子, 藤田拡樹, 古寺哲幸, 安藤敏夫, 田中耕三
  • Organizer: 日本生化学会東北支部第83回例会
• [Presentation] Chromosome oscillation ensures faithful chromosome segregation through Hec1 phosphorylation by Aurora A (2017)
  • Author(s): Kenji Imeura, Kozo Tanaka
  • Organizer: EMBO Workshop “Dynamic Kinetochore”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Aurora_Aは正常細胞における染色体均等分配システムの堅牢性を保証する (2017)
  • Author(s): 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第69回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 紡錘体チェックポイント活性の維持に関わる分子基盤の解明 (2017)
  • Author(s): 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第69回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 染色体整列分子CAMPによるDNA損傷修復を介したゲノム安定性維持の分子基盤 (2017)
  • Author(s): 藤田拡樹, 池田真教, 三上嘉子, 田中耕三
  • Organizer: 第69回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 神経細胞の発生及び分化における染色体整列因子CAMPの機能解析 (2017)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第69回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] Functional analysis of CAMP(CHAMP1), a heterochromatin-associated protein related to intellectual disability (2017)
  • Author(s): Masanori Ikeda, Hiroki Fujita, Noriyuki Kodera, Toshio Ando, Kenji Iemura, Masayoshi Nagai, Kozo Tanaka
  • Organizer: The 2nd meeting on SMC proteins
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 天然変性タンパク質CAMPを含む複合体の機能解析 (2017)
  • Author(s): 田中耕三, 池田真教, 藤田拡樹, 古寺哲幸, 安藤敏夫, 家村顕自, 永井正義
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会
  • Invited
• [Presentation] 新規分子CAMPを含むヘテロクロマチン結合複合体によるゲノム安定性維持機構 (2017)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 新学術領域クロマチン動構造第5回班会議
• [Presentation] 高速AFMによるヘテロクロマチン結合複合体の動的制御の解明 (2017)
  • Author(s): 池田真教, 三上嘉子, 藤田拡樹, 古寺哲幸, 安藤敏夫, 田中耕三
  • Organizer: 第2回クロマチン動構造ワークショップ
• [Presentation] 新規分子CAMPによる分裂期細胞死制御機構 (2017)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 第26回日本Cell Death学会学術集
  • Invited
• [Presentation] 神経細胞の発生及び分化における染色体整列因子CAMPの機能解析 (2017)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第57回生命科学夏の学校
• [Presentation] 高速AFMによる天然変性タンパク質CAMPの構造動態観察 (2017)
  • Author(s): 成田知恕, 池田真教, 田中耕三, 古寺哲幸
  • Organizer: 第55回日本生物物理学会年会
• [Presentation] A novel mechanism for maintenance of chromosomal stability (2017)
  • Author(s): Kenji Iemura, Kozo Tanaka
  • Organizer: 第76回日本癌学会学術総会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス胎児脳における染色体整列因子CAMPの発現部位の同定 (2017)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 吉川貴子, 大隅典子, 田中耕三
  • Organizer: 2017年度生命科学系合同年次大会(第40回日本分子生物学会年会)
• [Presentation] マウス脳における染色体整列因子CAMPの発現解析 (2017)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 吉川貴子, 大隅典子, 田中耕三
  • Organizer: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] 染色体分配に必須の因子CAMPによるゲノム安定性の維持を司る分子基盤の解明 (2016)
  • Author(s): 藤田拡樹, 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市・神奈川県）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 脳における染色体整列因子CAMPの機能解析 (2016)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市・神奈川県）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 染色体不安定性とがん (2016)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市・神奈川県）
  • Year and Date: 2016-10-06
  • Invited
• [Presentation] 神経細胞の発生及び分化における染色体整列因子 CAMPの機能解析 (2016)
  • Author(s): 永井正義, 家村顕自, 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第56回生命科学夏の学校
  • Place of Presentation: 小原温泉 旅館かつらや（白石市・宮城県）
  • Year and Date: 2016-08-26
• [Presentation] HP1結合分子CAMPの個体における機能解析 (2016)
  • Author(s): 家村顕自, 永井正義, 谷俊幸, 吉川貴子, 大隅典子, 田中耕三
  • Organizer: クロマチン動構造ワークショップ
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（留寿都村・北海道）
  • Year and Date: 2016-07-07
• [Presentation] 新規分子CAMPを含むヘテロクロマチン複合体によるゲノム安定性維持機構 (2016)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 新学術領域「動的クロマチン構造と機能」第4回班会議
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（留寿都村・北海道）
  • Year and Date: 2016-07-07
• [Presentation] 天然変性タンパク質としての細胞周期関連分子CAMPの機能 (2016)
  • Author(s): 池田真教, 家村顕自, 古寺哲幸, 有田恭平, 西村善文, 田中耕三
  • Organizer: 第16回日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市・福岡県）
  • Year and Date: 2016-06-07
  • Invited
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所
  • URL: http://www.idac.tohoku.ac.jp/index.ja.php
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所分子腫瘍学研究分野
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/molonc/index.html