機能性クロマチンモデルとしての人工遺伝子制御システムによる遺伝子転写調節概念

• Project Area: The physicochemical field for genetic activities
• Project/Area Number: 21114517
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 片山 佳樹 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70284528)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2010: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2009: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: クロマチン / 転写制御 / ヒストンコード / 遺伝子送達 / プロテインキナーゼ / ヒストン / 遺伝子キャリヤー / ブラウン運動

Research Abstract

昨年度、開発したヒストンテイルを導入した人工遺伝子制御剤でアセチル化の前後で粒径などの見かけの物性は変化しないことを確認した。アセチル化前後で実際に転写は活性化しており、遺伝子の転写には、DNA鎖が完全に解放される必要が無いことを実証した。さらに、DNA鎖の運動性を定量的に評価するために、高分子鎖の運動性を評価するための蛍光寿命測定法を検討した。レーザー波長の制約を満足するインターカレーター、グルーブバインダー等の蛍光色素を結合して、制御剤としてはSrc応答型の高分子-ペプチドコンジュゲートを用いて、フリーのDNA、制御剤との複合体形成時、リン酸化後での蛍光寿命を計測したが、蛍光量が足りなかったため、溶液でも検討したが正確な計測はできなかった。そこで、次に蛍光偏光解消を指標とする計測法を試みたところ、実際にフリーのDNAに対し、複合体形成後で顕著な偏光解消の抑制が見られ、DNA鎖の運動性を評価可能であることが分かり、定量解析の手法を確立することに成功した。また、DNA鎖の運動性を抑制することが転写抑制につながることを実証する別の手段として、ペプチド以外に高分子主鎖にもカチオン荷電を有する分子設計を行ったところ、粒径などの物性は主鎖が中性の場合とほとんど変わらないにもかかわらず、大きな遺伝子転写の抑制を実現した。この場合、リン酸化に伴う遺伝子の発現差は数百倍に達し、本概念が正しいことを証明できた。

Research Products

• [Journal Article] Bio and nanotechnological strategies for tumor-targeted gene therapy (2010)
  • Author(s): J-H.Kang, et al
  • Journal Title: Biotechnol.Adv Volume: 28 Pages: 757-763
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of gene expression regulation using D-KEGS polymer by enzymatic reaction for an effective design of enzyme-responsive gene regulator (2010)
  • Author(s): Y.Sato, et al
  • Journal Title: J.Control.Release Volume: 143 Pages: 344-349
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A gene delivery system specific for hepatoma cells and an intracellular kinase signal based on human liver-specific bionanocapsules and signal-responsive artificial polymer (2010)
  • Author(s): J Oishi, et al
  • Journal Title: Int.J.Pharm. Volume: 396 Pages: 174-178
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tumor therapy by gene regulation system responding to cellular signal (2010)
  • Author(s): T.Tomiyama, et al
  • Journal Title: J.Control.Release Volume: 148 Pages: 101-105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of gene expression regulation using D-RECS polymer by enzymatic reaction for an effective design of enzyme-responsive gene regulator (2010)
  • Author(s): Y.Sato, et al
  • Journal Title: J.Control.Release (Web公開中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific transgene expression in HIV-infected cells using protease-cleavable transcription regulator (2010)
  • Author(s): D.Asai, et al
  • Journal Title: J.Control.Release 142 Pages: 52-61
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasma protein kinase C (PKC)a as a biomarker for the diagnosis of cancers (2009)
  • Author(s): J-H.Kang, et al
  • Journal Title: Carcinogenesis 30 Pages: 1927-1931
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein kinase Ca-specific peptide substrate graft-type copolymer for cancer cell-specific gene regulation systems (2009)
  • Author(s): R.Toita, et al
  • Journal Title: J.Control.Release 139 Pages: 133-139
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellular signal-specific peptide substrate is essential for the gene delivery system responding to cellular signals (2009)
  • Author(s): J-H.Kang, et al
  • Journal Title: Bioorg.Med.Chem.Lett. 19 Pages: 6082-6086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inflammatory cell-specific gene regulation system responding to Ikappa-B kinase beta activation (2009)
  • Author(s): D.Asai, et al
  • Journal Title: J.Gene Med. 11 Pages: 624-632
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecularmechanism of Caspase-3-induced gene expression of poly plexes formed polycations grafted with cationic substrate peptides (2009)
  • Author(s): K.Kawamura, et al
  • Journal Title: J.Biomater.Sci.Polym.Ed. 20 Pages: 967-980
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of transgene expression in tumor cells by exploiting endogenous intracellular signals (2009)
  • Author(s): D.Asai, et al
  • Journal Title: Nanoscale Res.Lett. 4 Pages: 229-233
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A syngeneic hepatocellular carcinoma model rapidly and simply pre pared using a hydrodynamics-based procedure (2009)
  • Author(s): J-H.Kang, et al
  • Journal Title: Vet.J. 181 Pages: 336-339
  • Peer Reviewed
• [Presentation] New gene regulation delivery system for disease cell specificgene therapy and imaging. (2010)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: Chung Yuan Christian University Symposium
  • Place of Presentation: Chung Yuan Christian University, Taiwan
  • Year and Date: 2010-11-01
• [Presentation] 細胞情報を利用する新しい、診断・治療・創薬ツール (2010)
  • Author(s): 片山佳樹
  • Organizer: バイオジャパン2010
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-09-30
• [Presentation] がん細胞シグナルに応答する遺伝子発現制御システムの開発 (2010)
  • Author(s): 戸井田力、富山哲朗、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • Organizer: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
  • Year and Date: 2010-07-29
• [Presentation] Protein Kinase C(PKC)-alpha-responsive polymeric carrier : Its application to gene delivery into human cancers (2010)
  • Author(s): R.Toita, T.Tomiyama, J-H.Kang, T.Mori, T.Niidome, Y.Katayama
  • Organizer: The 37th Annual Meeting & amp ; Exposition of the Controlled Release Society
  • Place of Presentation: Oregon Convention Center, Portland, USA
  • Year and Date: 2010-07-13
• [Presentation] Intracellular signal-responsive artificial gene regulation for cell-specific gene delivery (2010)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: The 9th China-Japan-Korea Foresight Joint Symposium on Gene Delivery and the International Workshop on Biomaterials 2010
  • Place of Presentation: Changchun, China
  • Year and Date: 2010-06-21
• [Presentation] 細胞内プロテインキナーゼ計測と機能イメージング (2010)
  • Author(s): 片山佳樹
  • Organizer: 第26回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2010-06-17
• [Presentation] 癌細胞への特異的な遺伝子発現を目的としたペプチドコンジュゲート (2010)
  • Author(s): 戸井田力・新堀武士・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 第26回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2010-06-17
• [Presentation] Rho kinase活性に応答して細胞を識別する遺伝子キャリヤの開発 (2010)
  • Author(s): 土谷享・浅井大輔・姜貞勲・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 第26回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2010-06-17
• [Presentation] 遺伝子治療に向けたPEG修飾PK応答型ポリマーの開発 (2010)
  • Author(s): 成富友紀・土谷享・姜貞勲・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 遺伝子・デリバリー研究会第10回シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-06-02
• [Presentation] Rho kinaseに応答した遺伝子発現制御システム (2010)
  • Author(s): 土谷享・浅井大輔・姜貞勲・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 遺伝子・デリバリー研究会第10回シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-06-02
• [Presentation] ペプチド担持型ポリエチレンイミンによる癌細胞特異的な遺伝子発現 (2010)
  • Author(s): 戸井田力・富山哲朗・新堀武士・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 遺伝子・デリバリー研究会第10回シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-06-02
• [Presentation] Novel gene regulation delivery system using intracellular-responsive artificial gene regulator/gene complex for cell-specific therapy and imaging. (2010)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: Particles 2010
  • Place of Presentation: Regal Sun Resort, Lale Buena Vista, Florida, USA
  • Year and Date: 2010-05-23
• [Presentation] ペプチド複合体を用いるプロテインキナーゼ計測用蛍光分子プローブ (2010)
  • Author(s): 古賀春香・戸井田力・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 第71回分析化学討論会
  • Place of Presentation: 島根大学
  • Year and Date: 2010-05-16
• [Presentation] Intracellular Signal-responsive Transgene Regulation Delivery System for Cell-specific Gene Therapy and Imaging. (2010)
  • Author(s): Yoshiki Katayama
  • Organizer: 6th Sweden-Japan Workshop on BioNano Technology
  • Place of Presentation: 静岡県三島市
  • Year and Date: 2010-05-12
• [Presentation] Intracellular Signal-responsive artificial gene regulator for Cell-specific Gene Delivery (2010)
  • Author(s): Yoshiki Katayama
  • Organizer: 11th European Symposium on Controlled Drug Delivery
  • Place of Presentation: Egmond Ann Zee, Netherlands
  • Year and Date: 2010-04-07
• [Presentation] クロマチン機能モデルとしての細胞内シグナル応答型デバイスの創製と細胞操作 (2010)
  • Author(s): 片山佳樹
  • Organizer: マルチスケール操作によるシステム細胞工学・第8回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学百年記念講堂
  • Year and Date: 2010-03-11
• [Presentation] 細胞内シグナル応答型遺伝子制御システム創製と細胞特異的遺伝子送達 (2010)
  • Author(s): 片山佳樹
  • Organizer: 熊本DDSシンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2010-02-15
• [Presentation] ペプチドーポリマー複合体を用いるクロマチン機能モデルと遺伝子転写制御<br/>～遺伝子転写制御はDNA鎖の運動性が支配する?～ (2010)
  • Author(s): 塩崎秀二郎、佐藤祐子、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • Organizer: 第27回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 御殿場高原時之栖
  • Year and Date: 2010-01-21
• [Presentation] High-throughput Detection of Protein Kinase Activities in Cell Lysate Based on the Aggregation of Gold Nanoparticles. (2009)
  • Author(s): Y.Katayama, H.Kitazaki, J-H.Kang, X.Han, T.Mori, T.Niidome
  • Organizer: 2009 Materials Research Society Fall meeting
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center, Boston
  • Year and Date: 2009-12-02
• [Presentation] Intracellular Signal-Responsive Gene Regulator and Its Applic ation to Cell-Specific Gene Therapy and in vivo Imaging. (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: The 6th International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals
  • Place of Presentation: 東京大学弥生会館
  • Year and Date: 2009-11-15
• [Presentation] New Peptide-Polymer Conjugates for Disease Cell-Specific Intracellular Signal-Responsive Gene Regulator (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: 3rd Asia-Pacific International Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Shineville Luxury Resort, Jeju, Korea
  • Year and Date: 2009-11-09
• [Presentation] Protein Kinase Calpha-Responsive Gene regulation System for cancer gene therapy and Imaging (2009)
  • Author(s): Y.Katayama, R.Toita, T.Tomiyama, J-H.Kang, T.Mori, T.Niidome
  • Organizer: Joint Symposium on High Polymers and Fibers
  • Place of Presentation: 鹿児島大学稲盛会館
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] ペプチド-ポリマー複合体を用いるクロマチン機能モデルと遺伝子転写制御～遺伝子転写はDNA鎖の運動性が支配する?～ (2009)
  • Author(s): 片山佳樹、塩崎秀二郎、佐藤祐子、森健、新留琢郎
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会シンポジウムs
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] Intracellular Signal-Responsive Gene Regulation System for Disease Cell Specific Gene Therapy and Imaging. (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: 3rd Roche Marco Polo Symposium
  • Place of Presentation: Ritz Calton Seoul, Korea
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Presentation] ヒストン修飾酵素応答的クロマチンモデルによる遺伝子転写機構の解明 (2009)
  • Author(s): 塩崎秀二郎、倉本政則、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • Organizer: 遺伝情報場第2回班会議
  • Place of Presentation: 北海道虻田郡、ルスツリゾート
  • Year and Date: 2009-09-13
• [Presentation] 細胞内酵素を利用したがん細胞特異的遺伝子発現システム (2009)
  • Author(s): 富山哲朗, 姜貞勲, 戸井田力, 新堀武士, 森健, 新留琢郎, 片山佳樹
  • Organizer: 遺伝情報場第2回班会議
  • Place of Presentation: 北海道虻田郡、ルスツリゾート
  • Year and Date: 2009-09-13
• [Presentation] ヒストン修飾酵素応答型クロマチンモデルの作成と評価 (2009)
  • Author(s): 塩崎秀二郎、倉本政則、姜貞勲、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • Organizer: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学・百年記念講堂
  • Year and Date: 2009-09-13
• [Presentation] PKC alpha-Responsive Gene Regulator for Cancer Cell-Specific Imaging and Therapytein Kinases (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: Control Release Society
  • Place of Presentation: コペンハーゲン(コンベンションセンター)
  • Year and Date: 2009-07-20
• [Presentation] ヒストン修飾酵素応答的クロマチンモデルの創成 (2009)
  • Author(s): 塩崎秀二郎、倉本政則、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • Organizer: 遺伝子・デリバリー研究会第9回シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学・銀杏会館
  • Year and Date: 2009-07-11
• [Presentation] Intracellular signal responsive gene regulation system for dise ase cell specific gene therapy (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: 遺伝子・デリバリー研究会第9回シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学・銀杏会館
  • Year and Date: 2009-07-10
• [Presentation] 酵素応答型ポリマーを用いた新規遺伝子発現制御システムの開発 (2009)
  • Author(s): 富山哲朗、戸井田力、姜貞勲、新留琢郎、片山佳樹
  • Organizer: 第25回日本DDS学会
  • Place of Presentation: 東京ドームホテル
  • Year and Date: 2009-07-03
• [Presentation] 細胞内シグナル酵素応答型ポリマーによる遺伝子発現制御 (2009)
  • Author(s): 富山哲朗・姜貞勲・戸井田力・古賀春香・森健・新留琢郎・片山佳樹
  • Organizer: 第58回 高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] PKC alpha-Responsive Gene Regulatior for Cancer Cell-Specif is Imaging and Therapy. (2009)
  • Author(s): Y.Katayama, J-H.Kang, R.Toita, T.Tomiyama, D.Asai, T.Mori, T.Niidome
  • Organizer: 8th International Symposium on Frontiers in Biomedical Polymers
  • Place of Presentation: 東レリサーチセンター
  • Year and Date: 2009-05-22
• [Presentation] Intracellular Signal-Responsive Gene Regulation System for Disease Cell-Specific Gene Therapy and Imaging. (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: International Advanced Drug Delivey Symposium
  • Place of Presentation: Industrial Technology Research Institute, Hsinchu, Taiwan
  • Year and Date: 2009-04-29
• [Presentation] Intracellular Signal-Responsive Gene Regulation System for Cancer Cell-Specific Gene Therapy by Using New Class of Peptide-Polymer Conjugate. (2009)
  • Author(s): Y.Katayama
  • Organizer: PEPCON09
  • Place of Presentation: COEX Convention & Exhibition Center, Seoul, South Korea
  • Year and Date: 2009-04-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] Rhoキナーゼの新規基質ペプチド (2010)
  • Inventor(s): 片山佳樹, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Filing Date: 2010-09-13
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] プロテインキナーゼの検出及び活性測定方法 (2010)
  • Inventor(s): 片山佳樹, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Filing Date: 2010-09-13
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] タンパク質キナーゼの新規基質ペプチド (2010)
  • Inventor(s): 片山佳樹, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Industrial Property Number: 2010-137453
  • Filing Date: 2010-06-16
• [Patent(Industrial Property Rights)] プロテインキナーゼの検出及び活性測定方法 (2009)
  • Inventor(s): 片山佳樹, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Industrial Property Number: 2009-211148
  • Filing Date: 2009-09-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 癌診断用マーカーとしてのプロテインキナーゼCa (2009)
  • Inventor(s): 片山佳樹, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Industrial Property Number: 2009-171144
  • Filing Date: 2009-07-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] ポリマー核酸融合体、並びにこれを用いた腫瘍細胞などのイメージング方法及び癌の治療用医薬組成物 (2009)
  • Inventor(s): 片山佳樹, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Industrial Property Number: 2009-101391
  • Filing Date: 2009-04-22