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人工触媒システムを用いたヒストンアシル化の機能解析

Publicly Offered Research

Project AreaDynamic chromatin structure and function
Project/Area Number 16H01300
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

Principal Investigator

川島 茂裕  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任講師 (40508115)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥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ヒストン / 人工化学触媒 / アセチル化 / アシル化 / サーチュイン / 人工触媒 / エピジェネティクス / 人工触媒システム / ヌクレオソーム / クロマチン
Outline of Annual Research Achievements

ヒストンは、クロマチンを構成する主要なタンパク質であり、DNAを折りたたんで核内に収納する役割を持つだけでなく、様々な翻訳後修飾をうけることにより、多様なヌクレオソーム構造とそれに伴う遺伝子転写等の動的制御を可能にしている。私はヒストンのリジン残基選択的にアシル化修飾を導入する人工化学触媒システムの開発を行い、その人工化学触媒システムを用いてヌクレオソームにリジン残基選択的アシル化を導入することにより、機能未知のヒストンアシル化の動的クロマチン制御における機能を明らかにすることを目的に本研究を行なった。平成29年度は、ヒストンを選択的にアシル化する二種類の人工化学触媒系(触媒+アシルドナー)の開発に世界で初めて成功し、論文発表した(Ishiguro T et al. Chem 2017、Amamoto Y et al. J. Am. Chem. Soc. 2017)。さらに、この独自の化学触媒系を用いて調製したアシル化ヌクレオソームに対し、ヒトのサーチュインを作用させた後のヒストン修飾パターンについて、高速液体クロマトグラフィータンデム型質量分析計を用いた解析により、各残基の脱アシル化率を網羅的に定量化する系を確立した。その結果、ヒトSirt1-7のリジン残基およびアシル基選択性についての網羅的知見を得ることに成功した。特にがん化との関連がよく知られているSirt7は、自身のカルボキシ末端に存在する塩基性アミノ酸に富んだ領域を介してヌクレオソームに直接結合し、これまで主な標的と考えられていたヒストンH3の18番目のリジン残基よりも、36番目のリジン残基を効率的に脱アセチル化及び脱ブチリル化することを見出し、論文発表した(Tanabe K et al. Sci. Rep. 2018)。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Leading approaches in synthetic epigenetics for novel therapeutic strategies2018

    • Author(s)
      Yamatsugu Kenzo、Kawashima Shigehiro A、Kanai Motomu
    • Journal Title

      Current Opinion in Chemical Biology

      Volume: 46 Pages: 10-17

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2018.03.011

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LC-MS/MS-based quantitative study of the acyl group- and site-selectivity of human sirtuins to acylated nucleosomes2018

    • Author(s)
      Tanabe Kana、Liu Jiaan、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu、Kawashima Shigehiro A.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2656-2656

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21060-2

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthetic Chromatin Acylation by an Artificial Catalyst System2017

    • Author(s)
      Ishiguro Tadashi、Amamoto Yoshifumi、Tanabe Kana、Liu Jiaan、Kajino Hidetoshi、Fujimura Akiko、Aoi Yuki、Osakabe Akihisa、Horikoshi Naoki、Kurumizaka Hitoshi、Yamatsugu Kenzo、Kawashima Shigehiro A.、Kanai Motomu
    • Journal Title

      Chem

      Volume: 2 Issue: 6 Pages: 840-859

    • DOI

      10.1016/j.chempr.2017.04.002

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthetic Posttranslational Modifications: Chemical Catalyst-Driven Regioselective Histone Acylation of Native Chromatin2017

    • Author(s)
      Amamoto Yoshifumi、Aoi Yuki、Nagashima Nozomu、Suto Hiroki、Yoshidome Daisuke、Arimura Yasuhiro、Osakabe Akihisa、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Kawashima Shigehiro A.、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 139 Issue: 22 Pages: 7568-7576

    • DOI

      10.1021/jacs.7b02138

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Potent, Reversible, and Specific Chemical Inhibitors of Eukaryotic Ribosome Biogenesis2016

    • Author(s)
      Shigehiro A. Kawashima, Zhen Chen, Yuki Aoi, Anupam Patgiri, Yuki Kobayashi, Paul Nurse and Tarun M. Kapoor
    • Journal Title

      Cell

      Volume: 167 Issue: 2 Pages: 512-524

    • DOI

      10.1016/j.cell.2016.08.070

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒストン翻訳後修飾を導入する人工触媒システムの開発2017

    • Author(s)
      川島茂裕
    • Organizer
      第11回日本エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 薬剤感受性分裂酵母を用いた化学遺伝学スクリーニングによるリボソーム生合成を標的にした新規低分子阻害剤の同定2017

    • Author(s)
      川島茂裕、青井勇樹、Zhen Chen、Tarun M. Kapoor
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Discovery of Potent, Reversible, and Specific Chemical Inhibitors of Eukaryotic Ribosome Biogenesis using Drug-hypersensitive Fission Yeast2017

    • Author(s)
      Shigehiro Kawashima、Zhen Chen、Yuki Aoi、Yuki Kobayashi、Paul Nurse、Tarun M. Kapoor
    • Organizer
      9th International Fission Yeast Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生細胞内ヒストン残基選択的アセチル化を目指した人工触媒リガンドの開発2017

    • Author(s)
      藤村亜紀子、嵯峨裕、青井勇樹、川島茂裕、山次健三、金井求
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒストン選択的アセチル化触媒系の生細胞応用2017

    • Author(s)
      梶野英俊、藤村亜紀子、石黒伸茂、田辺佳奈、天本義史、 加藤大貴、越坂部晃永、胡桃坂仁志、山次健三、川島茂裕、金井求
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工触媒系SynCAcシステムを用いたヒストンへの多様なアシル化の導入と生化学的特性変化の評価2017

    • Author(s)
      藤原侑亮、石黒伸茂、劉家安、田辺佳奈、加藤大貴、胡桃坂仁志、山次健三、川島茂裕、金井求
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 触媒医療の実現に向けて: 人工触媒システムによる ヒストンの合成的アシル化(1)2017

    • Author(s)
      川島茂裕、山次健三
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Developing artificial catalyst systems for synthetic epigenetics2016

    • Author(s)
      Shigehiro Kawashima
    • Organizer
      The 21st iCeMS International Symposium
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Developing artificial catalyst systems for synthetic histone acylation2016

    • Author(s)
      Shigehiro Kawashima、Yoshifumi Amamoto、Tadashi Ishiguro、Kana Tanabe、 Nozomu Nagashima、Yuki Aoi、Jiaan Liu、Hitoshi Kurumizaka、Kenzo Yamatsugu,、Motomu Kanai
    • Organizer
      Cold Spring harber laboratory meeting: EPIGENETICS & CHROMATIN
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Developing fission yeast for chemical biology2016

    • Author(s)
      川島茂裕
    • Organizer
      2016酵母ルネッサンス
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 人工触媒システムを用いたクロマチン修飾2016

    • Author(s)
      川島茂裕
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 選択的な染色体タンパク質のアシル化を行うための人工触媒システム2016

    • Inventor(s)
      金井求、川島茂裕、(他7名)
    • Industrial Property Rights Holder
      金井求、川島茂裕、(他7名)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2019-12-27  

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