5-aza-dCTPによる新たなDNA維持メチル化制御機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
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| Project/Area Number |
21H00272
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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 |
Complex systems
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西山 敦哉 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (50378840)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | DNAメチル化 / ユビキチン / 脱ユビキチン化 / USP7 / DNA複製 / SUMO / 架橋修復 / DNMT1 / タンパク質ーDNA架橋 / DNAメチル化阻害剤 |
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| Outline of Research at the Start |
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、その脱制御は様々な疾患の原因となる。5-aza-dCTPはDNAメチル酵素と不可逆的な架橋結合を形成することでDNA脱メチル化を誘導する核酸アナログである。しかし、5-aza-dCTPとDNMTによるDNAータンパク質架橋の修復経路の分子機構は十分に理解されていない。本研究はDNA複製に伴うDNAメチル化維持のプロセスを試験管内で再現可能なツメガエル卵抽出液を実験系に用いて、維持型DNAメチル化酵素であるDNMT1-DNA架橋の制御因子とその役割を明らかにすることを目的として行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNAのメチル化は転写制御、発生、分化など様々な生命現象を制御する重要なエピジェネティック修飾の一つである。染色体上のDNAメチル化パターンはDNA複製に伴い正確に維持される必要がある。維持型DNAメチル化酵素DNMT1とそのリクルーターであるE3ユビキチンリガーゼUHRF1はDNA維持メチル化を担う中心的因子である。本研究は、1)DNMT1とその阻害剤である5-aza-dCTPが形成するDNMT1-DNA架橋制御機構の解析、2)DNA複製後にUHRF1によって生成されるユビキチンシグナルを解消する脱ユビキチン化酵素の制御機構の解析を目的として行った。
1)DNMT1-DNA架橋の制御機構の解析
まず、DNA維持メチル化の過程を再現可能であるツメガエル卵抽出液由来の無細胞系を用いて、5-aza-dCTP添加依存的にDNMT1-DNA架橋の形成を誘導したところ、DNMT1の染色体DNA上への蓄積、またそれに伴うDNMT1の高度なSUMO化が起こることを見出した。さらに、DNA架橋形成に伴いクロマチン上に蓄積するタンパク質の網羅的解析を行い、Death domain-associated protein (DAXX)を含む複数のタンパク質を同定した。さらにDAXXがDNMT1のSUMO化依存的にクロマチンに集積し、DNMT1のSUMO化をさらに促進することを明らかにした。
2)UHRF1に拮抗する脱ユビキチン化酵素の解析
PAF15の結合因子解析により、脱ユビキチン化酵素USP7を同定した。その後の解析により、USP7がPAF15の脱ユビキチン化を促進すること、また脱ユビキチン化されたPAF15がRLC-ATAD5複合体によって、クロマチン上から除去されることを見出し、報告した (Miyashita et al., eLife, 2022)。
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| Research Progress Status |
令和4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4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
(19 results)
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[Journal Article] Structural basis for activation of DNMT12022
Author(s)
Kikuchi A, Onoda H, Yamaguchi K, Kori S, Matsuzawa S, Chiba Y, Tanimoto S, Yoshimi S, Sato H, Yamagata A, Shirouzu M, Adachi N, Sharif J, Koseki H, Nishiyama A, Nakanishi M, Defossez PA, Arita K
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 13 (1)
Issue: 1
Pages: 1-11
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Structural basis for the unique multifaceted interaction of DPPA3 with the UHRF1 PHD finger.2022
Author(s)
Hata K, Kobayashi N, Sugimura K, Qin W, Haxholli D, Chiba Y, Yoshimi S, Hayashi G, Onoda H, Ikegami T, Mulholland CB, Nishiyama A, Nakanishi M, Leonhardt H, Konuma T, Arita K
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Journal Title
Nucleic Acids Res.
Volume: 50
Issue: 21
Pages: 12527-12542
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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