Regulation of nuclear periphery chromatin architecture by Rif1 through its binding to G-quadruplex
Publicly Offered Research
| Project Area | Chromatin potential for gene regulation |
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| Project/Area Number |
19H05277
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
正井 久雄 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 所長 (40229349)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | 複製タイミング / クロマチンループ / 染色体高次構造 / 核膜 / グアニン４重鎖DNA / RNA-DNAハイブリッド / 多量体形成 / パルミトイル化 / グアニン４重鎖 / クロマチンドメイン / DNA複製タイミング / Rif1 / DNA修復 / 転写 |
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| Outline of Research at the Start |
進化的に保存された核因子Rif1は、酵母ではテロメア長の制御に関与するが、同時にDNA複製の時空間制御(特定のゲノム領域の複製が核内のどこで、いつ起こるか)の制御に重要な役割を果たす。また、Rif1はDSB修復や転写制御にも関与する。Rif1は代表的な非B型DNA構造である グアニン4重鎖(G4)を認識しクロマチンに結合し核膜近傍に複製に抑制的なクロマチンドメインを形成することを見出した。本研究では、Rif1がG4結合を介してどのようなメカニズムで核膜近傍に特有なクロマチンドメインを形成し、それにより複製、修復、転写が制御されるかを、その構造的基盤も含めて解明することを目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）Rif1の核膜局在変異が複製、修復、転写、組換えなど種々の染色体動態に及ぼす影響の解析： ヒト大腸癌細胞HCT116のRif1の完全欠失株、C末端のCys2450欠失、8aa欠損の変異体を樹立した。欠損株は増殖が低下するが、C末変異細胞株は野生型と遜色ない増殖を示した。一方、HU等複製ストレスに対する応答は影響を受けなかったが、X線による損傷に対する感受性は完全欠損株より低いが野生型より高かった。一方、複製タイミングは、Rif1欠損株とほぼ同様に大きく変化する。その変化は染色体特異的で、Rif1結合領域はRif1変異による後期→初期への変化が観察される。一方、Rif1が結合せず、H3K9meが高い領域はRif1変異による影響を受けにくかった。一般にGC含量が低く、複製タイミングが遅い染色体はRif1の影響を受けやすい。
２）Rif1の核膜局在の機構： Rif1C末領域の変異により、核膜や核小体辺縁部への局在がみられなくなった。一方、Rif1はリン脂質修飾、特にパルミトイル化を受けることを証明した。パルミトイル化の候補部位を二箇所見出した。また、パルミトイル化を薬剤で阻害することにより、Rif1の変異体と同様な、複製シグナルの増強が観察された。
３）Rif1のG4認識の構造的基盤の解明： 分裂酵母C末ポリペプチドの変異体スクリーニングから、G4結合と多量体形成のそれぞれが、欠損を持つ変異体を同定した。これらの変異を全長Rif1に戻し、その機能をhsk1変異の相補能で検討した。いずれの変異も相補できることから、G4結合と多量体形成のいずれもが、Rif1の機能に必須であることが明らかとなった。ヒトRif1C末もG4結合と多量体形成能を有しており、多量体形成能は、C末59aa(2314-2472)に存在する。クロスリンクの結果から、C末領域は8-16量体まで形成し得ることが示された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(34 results)
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[Presentation] Association of Rif1 with nuclear membrane is essential for genome-wide replication timing regulation2019
Author(s)
Hisao Masai, Yutaka Kanoh, Rino Fukatsu, Seiji Matsumoto, Shunsuke Kobayashi, Hiroyuki Kato, Asami Oji, Sayuri Ito, Naoko Kakusho, Kenji Moriyama, Ichiro Hiratani, Naoko Yoshizawa.
Organizer
Cold Spring Harbor Laboratory Meeting EUKARYOTIC DNA REPLICATION& GENOME MAINTENANCE
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[Presentation] Biochemical and genetic dissection of Rif1 protein which regulates replication timing through binding to G-quadruplex2019
Author(s)
Masai, H., Kanoh, Y., Matsumoto, S., Fukatsu, R., Kobayashi, S., Kakusho, N.,Sekiguchi, N., Takasawa, K.
Organizer
EMBO Workshop on Fission Yeast/ The 10th International Meeting
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[Presentation] Genetic analyses of Rif1 protein and G-quadruplexes on the fission yeast genome.2019
Author(s)
Kanoh, Y., Kobayashi, S., Fukatsu, R., Kakusho, N., Matsumoto, S., Takawasa. K.,Masai, H.
Organizer
EMBO Workshop on Fission Yeast/ The 10th International Meeting
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