Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
DNAメチル化は様々な生命現象に重要な役割を果たすエピジェネティクス修飾であり、その脱制御はがんをはじめとする様々な疾患を引き起こす。ゲノム上のDNAメチル化模様はDNA複製時に正確にコピーされる必要があり、これはDNAメチル化酵素DNMT1を中心とするDNAメチル化維持機構によって制御されている。近年、DNAメチル化維持においてユビキチンシグナルが重要な役割を果たすことが示されつつあるが、その全容は明らかでない。そこで、本研究はDNAメチル化維持を制御するユビキチンシグナル経路をケモテクノロジーを用いて制御することで、その作動機構と役割を明らかにすることを目指す。
当該年度においては、DNAメチル化酵素阻害剤として用いられている低分子化合物5-aza-dCTPがDNA維持メチル化機構に及ぼす影響についての解析を中心に研究を実施した。5-aza-dCTPはdCTPの誘導体であり、DNA複製時にゲノムDNAに取り込まれると、DNAメチル化酵素DNMT1と不可逆的なDNA-タンパク質架橋を形成することで、DNMT1の阻害とそれに伴うタンパク質分解を誘導することが報告されている。しかしながら、DNMT1-5azadC架橋がどのようなプロセスで修復されるのかは明らかとなっていない。そこで、DNA維持メチル化の過程を試験管内で再現可能であるXenopus egg extracts由来の無細胞系をを用いて、この問題に取り組んだ。まず、5-aza-dCTP処理に伴い、DNMT1がクロマチンへの強い蓄積を引き起こすことを確認した。また、興味深いことに、この時DNMT1はSUMOによる翻訳後修飾を受けることが明らかになった。さらに、DNMT1の制御因子であるE3ユビキチンリガーゼも、DNMT1同様にクロマチンに集積しており、UHRF1のユビキチン化基質であるヒストンH3やPAF15が強くユビキチン化されていた。このような状況下でクロマチンに集積するタンパク質についてCHROMASS法を用いて網羅的に同定したところ、SUMOシグナル依存的、あるいは非依存的にクロマチンに集積するタンパク質を20種類同定することに成功した。一部のタンパク質については、特異抗体を用いて、5-aza-dC処理したクロマチンへの集積をイムノブロットによっても確認している。現在、これらのタンパク質について、DNMT1-5-azadC架橋のプロセシングにどのような役割を果たすのか、解析をさらに進めている。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 2 results, Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 2 results) Remarks (1 results)
Nucleic Acids Research
Volume: - Issue: 9 Pages: 5003-5016
10.1093/nar/gkab269
Nat. Commun.
Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1222-1222
10.1038/s41467-020-15006-4
Farumashia
Volume: 56 Issue: 1 Pages: 36-40
10.14894/faruawpsj.56.1_36
130007779037
https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/jp/about/press/page_00056.html
