Regulation of chromatin and genome higher order structure by non-coding RNAs

• Project Area: Dynamic chromatin structure and function
• Project/Area Number: 16H01314
• 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: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 廣田 耕志 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (00342840)
• 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: 非コードRNA / クロマチン / 転写 / fbp1 / fdp1

Outline of Annual Research Achievements

申請者はこれまで、分裂酵母のグルコース飢餓ストレスに応答するfbp1遺伝子の活性化機構の解析を行い、発現誘導に先立ってfbp1遺伝子上流領域からのmlonRNAと名付けた非コードRNA転写が起こっていることを発見し、さらに、mlonRNA転写と共役した、転写因子結合部位のクロマチン再編成機構を発見していた(2008年Nature Hirota et al)。申請者は、独自に発見した非コードRNA転写の新機能のさらなる理解のために、H29年度には本領域の研究で、以下の研究成果を上げた。
１　mlonRNAの転写開始エレメントを同定し、このエレメントの移植などの実験で転写開始によるクロマチン制御の効果範囲が240bp程度であることを見出した。２　mlonRNAの転写開始エレメントは、様々な遺伝子座で機能し、転写のみならず減数分裂期組換えの誘導にも寄与することを見出した。３　mlonRNAの転写開始エレメントのコンセンサス配列を決定し、ゲノム解析の結果、転写開始部位100bp程度の上流領域や減数分裂期組み換え部位に有意に多く存在することを見出した。４　mlonRNA転写に依存して、DNAトポロジカルストレスが発生し、この結果できるDNAスーパーコイル構造がヌクレオソームのポジショニングに効果を発揮することを見出した。
H30年度には、mlonRNAの転写開始によるクロマチン再編成の効果範囲の研究（上記１）とmlonRNA合成配列が他の遺伝子座で機能し転写のみならず減数分裂期組換えを上昇させることに寄与すること、コンセンサス配列の決定とそのゲノム解析の結果（上記２～３）、DNAスーパーコイル形成を介した非コードRNA転写によるクロマチン制御機構（上記４）の研究結果を論文にまとめる。

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] IFOM研究所(イタリア)
• [Int'l Joint Research] ボストン大学/アメリカ国立衛生研究所/スローンケタリング癌研究所(米国)
• [Int'l Joint Research] サセックス大学/ケンブリッジ大学/レスター大学(英国)
• [Int'l Joint Research] ボストン大学/スローンケタリング研究所(米国)
• [Int'l Joint Research] IFOM研究所(イタリア)
• [Journal Article] Chromatin remodeler ALC1 prevents replication-fork collapse by slowing fork progression. (2018)
  • Author(s): Ooka M, Abe T, Cho K, Koike K, Takeda S, Hirota K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 13(2) Issue: 2 Pages: e0192421-e0192421
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0192421
  • NAID: 120006457113
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interplay between chromatin modulators and histone acetylation regulates the formation of accessible chromatin in the upstream regulatory region of fission yeast <i>fbp1</i> (2017)
  • Author(s): Akira Adachi、?Satoshi Senmatsu、?Ryuta Asada、?Takuya Abe、?Charles S. Hoffman、?Kunihiro Ohta、?Kouji Hirota
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 92 Issue: 6 Pages: 267-276
  • DOI: 10.1266/ggs.17-00018
  • NAID: 130006731266
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Year and Date: 2017-12-01
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ESCO1/2's roles in chromosome structure and interphase chromatin organization. (2017)
  • Author(s): Kawasumi R, Abe T, Arakawa H, Garre M, Hirota K, Branzei D.
  • Journal Title: Genes Dev Volume: 31(21) Issue: 21 Pages: 2136-2150
  • DOI: 10.1101/gad.306084.117
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALC1/CHD1L, a chromatin-remodeling enzyme, is required for efficient base excision repair. (2017)
  • Author(s): Tsuda M, Cho K, Ooka M, Shimizu N, Watanabe R, Yasui A, Nakazawa Y, Ogi T, Harada H, Agama K, Nakamura J, Asada R, Fujiike H, Sakuma T, Yamamoto T, Murai J, Hiraoka M, Koike K, Pommier Y, Takeda S, Hirota K.
  • Journal Title: PLos One Volume: 12 Issue: 11 Pages: e0188320-e0188320
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188320
  • NAID: 120006800808
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Recruitment and delivery of the fission yeast Rst2 transcription factor via a local genome structure counteracts repression by Tup1-family corepressors (2017)
  • Author(s): Ryuta Asada?Miki Umeda?Akira Adachi?Satoshi Senmatsu?Takuya Abe?Hiroshi IwasakiKunihiro Ohta?Charles S. Hoffman?Kouji Hirota
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 45 Issue: 16 Pages: 9361-9371
  • DOI: 10.1093/nar/gkx555
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The dominant role of proofreading exonuclease activity of replicative polymerase ε in cellular tolerance to cytarabine (Ara-C). (2017)
  • Author(s): Tsuda M, Terada K, Ooka M, Kobayashi K, Sasanuma H, Fujisawa R, Tsurimoto T, Yamamoto J, Iwai S, Kadoda K, Akagawa R, Huang SN, Pommier Y, Sale JE, Takeda S, Hirota K.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: in press Issue: 20 Pages: 33457-33474
  • DOI: 10.18632/oncotarget.16508
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Human CTF18-RFC clamp-loader complexed with non-synthesising DNA polymerase ε efficiently loads the PCNA sliding clamp. (2017)
  • Author(s): Fujisawa R, Ohashi E, Hirota K, Tsurimoto T
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 4550-4563
  • DOI: 10.1093/nar/gkx096
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Dominant Role of Proofreading Exonuclease Activity of Replicative Polymerase ε in Cellular Tolerance Contributes to Cellular Tolerance of Cytarabine (Ara-C) (2017)
  • Author(s): Masataka Tsuda, Kazuhiro Terada, Masato Ooka, Koji Kobayashi, Hiroyuki Sasanuma, Ryo Fujisawa, Toshiki Tsurimoto, Junpei Yamamoto, Shigenori Iwai, Kei Kadoda, Remi Akagawa, Shar-yin Naomi Huang, Yves Pommier, Julian E. Sale, Shunichi Takeda, and Kouji Hirota
  • Journal Title: Oncotarget Volume: in press
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Determination of genotoxic potential by comparison of structurally related azo dyes using DNA repair-deficient DT40 mutant panels. (2016)
  • Author(s): Ooka M, Kobayashi K, Abe T, Akiyama K, Hada M, Takeda S, Hirota K.
  • Journal Title: Chemosphere Volume: 164 Pages: 106-112
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.08.092
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemical Incorporation of Chain-Terminating Nucleoside Analogs as 3'-Blocking DNA Damage and Their Removal by Human ERCC1-XPF Endonuclease. (2016)
  • Author(s): Yamamoto J, Takahata C, Kuraoka I, Hirota K, Iwai S.
  • Journal Title: Molecules Volume: 21(6) Issue: 6 Pages: 766-766
  • DOI: 10.3390/molecules21060766
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Repriming by PrimPol is critical for DNA replication restart downstream of lesions and chain-terminating nucleosides. (2016)
  • Author(s): Kobayashi K, Guilliam TA, Tsuda M, Yamamoto J, Bailey LJ, Iwai S, Takeda S, Doherty AJ, Hirota K.
  • Journal Title: Cell Cycle Volume: 15(15) Issue: 15 Pages: 1997-2008
  • DOI: 10.1080/15384101.2016.1191711
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In vivo evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase δ. (2016)
  • Author(s): Hirota K, Tsuda M, Mohiuddin, Tsurimoto T, Cohen IS, Livneh Z, Kobayashi K, Narita T, Nishihara K, Murai J, Iwai S, Guilbaud G, Sale JE, Takeda S.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 44(15) Pages: 7242-50
  • DOI: 10.1093/nar/gkw439
  • NAID: 120006338056
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Local potentiation of stress-responsive genes by upstream noncoding transcription. (2016)
  • Author(s): Takemata N, Oda A, Yamada T, Galipon J, Miyoshi T, Suzuki Y, Sugano S, Hoffman CS, Hirota K, Ohta K.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 5174-89
  • DOI: 10.1093/nar/gkw142
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 複製フォーク構成因子とヒストンバリアントH2AX、DNA修復因子の遺伝学的関係性の解析 (2018)
  • Author(s): 阿部拓也、廣田耕志
  • Organizer: ヒストンバリアント研究会
• [Presentation] SUMO化蛋白質を認識するRING型ユビキチンリガーゼRNF4による染色体恒常性維持機構の解明 (2017)
  • Author(s): 廣田耕志
  • Organizer: ヒストンバリアント研究会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス青葉山コモンズ（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2017-02-11
  • Invited
• [Presentation] 局所的ゲノム高次構造制御を介した転写因子の標的結合制御機構の解析 (2017)
  • Author(s): 浅田隆大、梅田未来、千松賢史、足立朗、阿部拓也、岩崎博史、太田邦史、Charles S. Hoffman、廣田耕志
  • Organizer: 第34回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: かずさアカデミアホール（千葉県・木更津市）
  • Year and Date: 2017-01-11
• [Presentation] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写によるクロマチン再編成は、転写と減数分裂期組換えを活性化する (2017)
  • Author(s): 千松賢史、廣田耕志
  • Organizer: 染色体ワークショップ
• [Presentation] DNA トポロジーによるヌクレオソームポジションの規定と転写制御 (2017)
  • Author(s): 浅田隆大、廣田耕志
  • Organizer: 染色体ワークショップ
• [Presentation] 局所的ゲノム高次構造を介した転写因子の標的配列結合タイミング制御機構の解析 (2017)
  • Author(s): 恒川千明、廣田耕志
  • Organizer: 染色体ワークショップ
• [Presentation] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写はクロマチン再編成を誘導し、転写と減数分裂期組換えを活性化させる (2017)
  • Author(s): 千松賢史、廣田耕志
  • Organizer: 分子生物学会
• [Presentation] The establishment of highly sensitive and quantitative analysis assay to detect chromosome loss using HSV-TK (2017)
  • Author(s): 鈴木雄也、廣田耕志
  • Organizer: 分子生物学会
• [Presentation] ALC1クロマチンリモデリング因子のゲノム維持における働き (2017)
  • Author(s): 廣田耕志
  • Organizer: 分子生物学会
  • Invited
• [Presentation] オーキシンデグロンシステムを用いたトポイソメラーゼ１の細胞内機能の解析 (2017)
  • Author(s): 梅村小雪、廣田耕志
  • Organizer: 分子生物学会
• [Presentation] The regulation of Cohesin in higher eukaryotes (2017)
  • Author(s): 阿部拓也、廣田耕志
  • Organizer: Molecular and Cellular biology meeting in TMU
• [Presentation] オーキシンデグロンシステムを用いたトポイソメラーゼ１の細胞内機能の解析 (2017)
  • Author(s): 梅村小雪、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンフェレンス
• [Presentation] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写はクロマチン再編成を誘導し、転写と減数分裂期組換えを活性化させる (2017)
  • Author(s): 千松賢史、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンフェレンス
• [Presentation] The establishment of highly sensitive and quantitative analysis assay to detect chromosome loss using HSV-TK (2017)
  • Author(s): 鈴木雄也、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンフェレンス
• [Presentation] 非コードRNAの転写開始によって誘導されるクロマチン再編成の転写や組換えにおける役割 (2017)
  • Author(s): 廣田耕志
  • Organizer: 遺伝研研究会
  • Invited
• [Presentation] 局所的ゲノム高次構造を介した転写因子の標的配列結合タイミング制御機構の解析 (2017)
  • Author(s): 浅田隆大、廣田耕志
  • Organizer: クロマチン動構造ワークショップ
• [Presentation] 長鎖 non-coding RNA 転写による クロマチン構造制御メカニズムの解明 (2017)
  • Author(s): 千松賢史、廣田耕志
  • Organizer: クロマチン動構造ワークショップ
• [Presentation] A method to evaluate the frequency of aneuploidy (2017)
  • Author(s): 阿部拓也、廣田耕志
  • Organizer: SMC proteins
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In vivo evidence for translesion DNA synthesis by replicative DNA polymeraseδ (2017)
  • Author(s): 廣田耕志
  • Organizer: US-JP DNA repair work meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Transcriptional activation via “catch-and-release” translocation of transcription factor Rst2 between activation sites is mediated by local higher-order genome structure (2017)
  • Author(s): 浅田隆大、廣田耕志
  • Organizer: The 9th International Fission Yeast Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分裂酵母fbp1遺伝子の転写活性化におけるGcn5HAT とクロマチンリモデリング因子Snf22およびHrp3の機能解析 (2016)
  • Author(s): 足立朗、廣田耕志
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 局所的ゲノム高次機能を利用した転写因子の標的結合制御機構 (2016)
  • Author(s): 浅田隆大、廣田耕志
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分裂酵母fbp1遺伝子座における転写抑制時のクロマチン再構築機構の解明 (2016)
  • Author(s): 梅田未来、廣田耕志
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] IncRNAによるストレス種特異的な遺伝子発現の制御 (2016)
  • Author(s): 岡崎賢吾、竹俣直道、小田有沙、山田貴富、Josephine Galipon、三好 知一郎、 鈴木穣、菅野純夫、Charles S.Hoffman、廣田耕志、太田邦史
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ctf18-RFCのPCNA装着は非DNA合成モードのPolεによって促進される (2016)
  • Author(s): 藤澤遼、大橋英治、廣田耕志、 釣本敏樹
  • Organizer: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DT40変異株の損傷トレランスにおけるSPARTANの機能解明 (2016)
  • Author(s): 鍜治田絹美、中里亜利咲、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンファレンス2016
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] 損傷部位でのpolδの損傷乗り越え機構におけるストランド特異性の解明 (2016)
  • Author(s): 中里亜利咲、鍜治田絹美、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンファレンス2016
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] 酵母型ターゲット組換え機構の探索 (2016)
  • Author(s): 小山慎司、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンファレンス2016
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] 長鎖non-coding RNA転写によるクロマチン構造制御メカニズムの解明 (2016)
  • Author(s): 千松賢史、浅田隆大、廣田耕志
  • Organizer: バイオコンファレンス2016
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] In vivo evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase δ (2016)
  • Author(s): Kouji Hirota, Masataka Tsuda, Julian E.Sale, Shunichi Takeda
  • Organizer: 10th 3R International Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ctf18-RFC bound to Polεloads PCNA efficiently (2016)
  • Author(s): Ryo Fujisawa, Eiji Ohashi, Kouji Hirota, Toshiki Tsurimoto
  • Organizer: 10th 3R International Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Determination of genotoxic potential by comparison of structurally related azo dyes using DNA repair-deficient DT40 mutant panels (2016)
  • Author(s): Masato Ooka, Koji Kobayashi, Takuya Abe, Kazuhiko Akiyama, Masahiko Hada, Shunichi Takeda, Kouji Hirota
  • Organizer: 10th 3R International Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The proofreading exonuclease activity of replicative polymerase ε contributes to cellular tolerance of cytarabine(Ara-C) (2016)
  • Author(s): Masataka Tsuda, Shunishi Takeda, Kouji Hirota
  • Organizer: 10th 3R International Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Elucidation of the chromatin reconstitution mechanism during transcriptional repression of Schizosaccharomyces pombe fdp1 (2016)
  • Author(s): Miki Umeda, Kouji Hirota
  • Organizer: 10th 3R International Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chromatin determinants of the inner-centromera rely on replication factors with functions that impart cohesion (2016)
  • Author(s): Takuya Abe, Dana Branzei, Ryotaro Kawasumi
  • Organizer: 10th 3R International Symposium
  • Place of Presentation: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • Year and Date: 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The synthetic lethality between cohesinopathy mutations in DT40 cells (2016)
  • Author(s): 阿部拓也
  • Organizer: 遺伝研研究会
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所（静岡県・三島市）
  • Year and Date: 2016-10-25
• [Presentation] PAR結合タンパク質XRCC1とALC1のPARP経路での働きについて (2016)
  • Author(s): 廣田耕志、津田雅貴、大岡正人、安井明、荻朋男、原田浩、中村純、Yves Pommier, 武田俊一
  • Organizer: 遺伝研研究会
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所（静岡県・三島市）
  • Year and Date: 2016-10-25
• [Presentation] In vivo Evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase delta (Oral presentation) (2016)
  • Author(s): Kouji Hirota, Masataka Tsuda, Julian Sale, Shunichi Takeda
  • Organizer: 4th Meeting on DNA polymerases October 4th-8th Biarrits France
  • Place of Presentation: パリ（フランス）
  • Year and Date: 2016-10-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Proofreading Exonuclease Acctivity of Replicative polymerase e Significantly Contributes to Elimination of Cytarabine (Ara-C) (Poster presentation) (2016)
  • Author(s): Masataka Tsuda, Shunichi Takeda, Kouji Hirota
  • Organizer: 4th Meeting on DNA polymerases October 4th-8th Biarrits France
  • Place of Presentation: パリ（フランス）
  • Year and Date: 2016-10-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分裂酵母fbp1遺伝子座における転写抑制時のクロマチン再構築機構の解明 (2016)
  • Author(s): 梅田未来、廣田耕志
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム 第49回研究報告会
  • Place of Presentation: シーサイドホテル舞子ビラあじさいホール（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2016-09-10