RNAポリメラーゼIIによる転写の時空間場

• Project Area: The physicochemical field for genetic activities
• Project/Area Number: 21114512
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 木村 宏 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (30241392)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2010: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2009: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: RNAポリメラーゼ / 転写制御 / 生細胞観察 / 細胞核構造 / リン酸化 / 遺伝子発現 / クロマチン / ヒストン

Research Abstract

転写は、遺伝情報発現の出発点であり、その制御機能の解明は、遺伝子の発現制御を理解するうえで非常に重要である。しかし、真核生物の細胞核内における転写の場が、どのように制御され、構築されるのかについての基本的問題は解明されていない。遺伝子の転写を行う酵素であるRNAポリメラーゼIIの最大サブユニットC末端に存在する繰り返しドメインには複数のリン酸化部位があり、転写開始の際にSer5が、転写伸長の際にはSer2がリン酸化される。昨年度の研究で、これらのリン酸化Serを特異的に認識するモノクローナル抗体の作製を行い、転写開始前複合体、開始複合体、伸長複合体中のRNAポリメラーゼIIを生きた細胞で可視化することに成功した。そこで、転写を活性化した際のRNAポリメラーゼIIの動態を明らかにするために、グルココルチコイドで転写誘導されるMMTV-LTR(mouse mammary tumor virus long terminal repeat)を約200コピー持つ遺伝子アレイを持ち、GFP-GR(GFP融合グルココルチコイド受容体)を発現する細胞を用いた。この細胞にグルココルチコイドを添加すると10分程度でGFP-RがMMTVアレイ上に集積する。そこで、Cy3やCy5で標識したリン酸化特異的Fabを導入し、アレイ上へのGFP-GRと蛍光標識Fabの集積速度を生細胞で測定した。その結果、転写因子であるGFP-GRの集積とRNAポリメラーゼIIの集積には数分のタイムラグがあるが、RNAポリメラーゼIIが集積してからは速やかに転写開始(Ser5リン酸化)と転写伸長(Ser2リン酸化)が起こることが明らかになった。従って、GR依存的な転写誘導においては、RNAポリメラーゼIIのリクルートがリミッティングステップであると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Human POGZ modulates HP1 dissociation from mitotic chromosome arme through Aurora B activation (2010)
  • Author(s): Nozawa, R-S.
  • Journal Title: Nature Cell Biol. Volume: 12 Pages: 719-727
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis of instability of the nucleosome containing a testis-specific histone variant, human H3T (2010)
  • Author(s): Tachiwana, H.
  • Journal Title: Proc.Natl Acad.Sci.USA Volume: 107 Pages: 10454-10459
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of DNA methylation and histone modifications in living cells. (2010)
  • Author(s): Kimura, H.
  • Journal Title: Curr.Opin.Cell Biol. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proviral silencing in embryonic stem cells requires the histone methyltransferase ESET. (2010)
  • Author(s): Matsui, T.
  • Journal Title: Nature (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone H1 null vertebrate cells exhibit altered nucleosome architecture. (2010)
  • Author(s): Hashimoto, H.
  • Journal Title: Nucl.Acids Res. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transduction of RNA-directed DNA methylation signals to repressive histone marks in Arabidopsis thaliana. (2010)
  • Author(s): Numa, H.
  • Journal Title: EMBO J. 29 Pages: 352-362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualizing histone modifications in living cells : spatiotemporal dynamics of H3 phosphorylation during interphase. (2009)
  • Author(s): Hayashi-Takanaka, Y.
  • Journal Title: J.Cell Biol. 187 Pages: 781-790
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inactive X chromosome-specific histone H3 modifications and CpG hypomethylation flank a chromatin boundary between an X-inactivated and an escape gene. (2009)
  • Author(s): Goto, Y.
  • Journal Title: Nucl.Acids Res. 37 Pages: 7416-7428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A wave of nascent transcription on activated human genes. (2009)
  • Author(s): Wada, Y.
  • Journal Title: Proc.Natl Acad.Sci.USA 106 Pages: 8357-18361
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hierarchical inactivation of a synthetic human kinetochore by a chromatin modifier. (2009)
  • Author(s): Cardinale, S.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell 20 Pages: 4194-4204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone demethylase Jmjd2c increases the expression of Mdm2 oncogene (2009)
  • Author(s): Ishimura, A.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 389 Pages: 366-371
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ヒストンダイナミクスの可視化と膜透過化細胞による再構成 (2009)
  • Author(s): 木村宏
  • Journal Title: 実験医学(増刊号) 27 Pages: 2833-2838
• [Presentation] Posttranslational modification dynamics of histone and RNA polymerase II in living cells (2011)
  • Author(s): Hiroshi Kimura
  • Organizer: International Symposium Physicochemical Field for Genetic Activities
  • Place of Presentation: 淡路(招待講演)
• [Presentation] Visualizing histone modifications in living cells (2009)
  • Author(s): Hiroshi Kimura
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 染色体の損傷と分配異常に伴うヒストン修飾のダイナミクス (2009)
  • Author(s): 木村宏
  • Organizer: 日本放射線影響学会第52回大会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 正常細胞とがん細胞におけるヒストンH3リン酸化ダイナミクスの差異 (2009)
  • Author(s): 木村宏
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Visualization of histone modifications in living cells (2009)
  • Author(s): Hiroshi Kimura
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 生細胞内ヒストン修飾の可視化 (2009)
  • Author(s): 木村宏
  • Organizer: 第3回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Visualization of histone modifications in living cells (2009)
  • Author(s): Hiroshi Kimura
  • Organizer: EMBO Conference on Nuclear Structure and Dynamics
  • Place of Presentation: フランスIsle sur la sorgue
• [Remarks]
  • URL: http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/kg-portal/aspi/RX0011D.asp?UNO=17710&page=
• [Remarks]
  • URL: http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/kg-portal/aspi/RX0011D.asp?UNO=17710&page=