Genome modality in the nuclear pore territories

• Project Area: Genome modality: understanding physical properties of the genome
• Project/Area Number: 21H05744
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: WONG W・R 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30464035)
• Project Period (FY): 2021-09-10 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 核膜孔 / DNA / 核膜孔複合体 / 核膜孔テリトリー / NUP153 / ラミン / ゲノムモダリティ

Outline of Research at the Start

本課題では申請者がこれまでに培ってきた知見・技術と先端ナノテクノロジー技術
を活用し、核膜テリトリーにおけるタンパク質-DNA相互作用とDNAナノ動態を解析す
るための研究ツールを創出し、ゲノムモダリティの階層的変化をナノスケールで理
解する。本課題で得られるDNA物性・ナノ動態情報は、ゲノムモダリティの理論構築
の基盤データとしての活用が期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、核構造に結びついたゲノムDNA-核膜構成因子の相互作用の観点から、核膜孔テリトリーにおけるゲノムモダリティを解明することである。高速AFM技術をベースとし、ヌクレオソームを構成するヒストンタンパク質H2AがDNAとの相互作用により、 物理的にDNAの屈性を制御することを解明した。ヒストンH2AとDNA、ならびにその相互作用の解明を目指した。結果として、生命科学において広く知られていながらも誰も見たことがなかった、ヒストンが DNAに巻き付き離れるダイナミクスの一部を初めて明らかにした(J. Phys. Chem. Lett. 2021, Nature index-Research highlight: DNA wrap videos)。また、DNAやタンパク質などの生体高分子が局所的に集まることで液滴を形成する相分離現象は，細胞内でおこる複雑な生命現象を効率よく進める基盤的機構として注目されています。Wongは，相分離を評価できる蛍光プローブ（Pyr-A）の開発に成功した (iScience 2021)。さらに、エピジェネティックな「リーダー」であるブロモドメインタンパク質（BRD4）のC末端に存在する天然変性領域（IDR）は相分離を引き起こし、転写調節因子の集積とその安定化に寄与する。Wongは、核膜孔タンパク質NUP210がBRD4およびヒストンH3を介しクロマチンと相互作用していることを見出した (Cells 2022)。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Research Products

• [Journal Article] Nanoscopic Assessment of Anti-SARS-CoV-2 Spike Neutralizing Antibody Using High-Speed AFM. (2023)
  • Author(s): Keesiang Lim, Goro Nishide, Elma Sakinatus Sajidah, Tomoyoshi Yamano, Yujia Qiu, Takeshi Yoshida, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Toshio Ando, Rikinari Hanayama, Richard W Wong
  • Journal Title: Nano letters Volume: 23 Issue: 2 Pages: 619-628
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04270
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatiotemporal tracking of small extracellular vesicle nanotopology in response to physicochemical stresses revealed by HS-AFM. (2022)
  • Author(s): Elma Sakinatus Sajidah, Keesiang Lim, Tomoyoshi Yamano, Goro Nishide, Yujia Qiu, Takeshi Yoshida, Hanbo Wang, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Firli R P Dewi, Rikinari Hanayama, Toshio Ando, Richard W Wong
  • Journal Title: Journal of extracellular vesicles Volume: 11 Issue: 11 Pages: 12275-12275
  • DOI: 10.1002/jev2.12275
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibition of Canonical Wnt Signaling Promotes Ex Vivo Maintenance and Proliferation of Hematopoietic Stem Cells in Zebrafish (2022)
  • Author(s): Kimura Koki、Yamamori Shiori、Hazawa Masaharu、Kobayashi-Sun Jingjing、Kondo Mao、Wong Richard W、Kobayashi Isao
  • Journal Title: Stem Cells Volume: 40 Issue: 9 Pages: 831-842
  • DOI: 10.1093/stmcls/sxac044
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Discovery of a Novel Aminocyclopropenone Compound That Inhibits BRD4-Driven Nucleoporin NUP210 Expression and Attenuates Colorectal Cancer Growth (2022)
  • Author(s): Kondo Hiroya、Mishiro Kenji、Iwashima Yuki、Qiu Yujia、Kobayashi Akiko、Lim Keesiang、Domoto Takahiro、Minamoto Toshinari、Ogawa Kazuma、Kunishima Munetaka、Hazawa Masaharu、Wong Richard W.
  • Journal Title: Cells Volume: 11 Issue: 3 Pages: 317-317
  • DOI: 10.3390/cells11030317
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NSP9 of SARS-CoV-2 attenuates nuclear transport by hampering nucleoporin 62 dynamics and functions in host cells (2022)
  • Author(s): Makiyama Kei、Hazawa Masaharu、Kobayashi Akiko、Lim Keesiang、Voon Dominic C.、Wong Richard W.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 586 Pages: 137-142
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.11.046
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Millisecond dynamic of SARS‐CoV‐2 spike and its interaction with ACE2 receptor and small extracellular vesicles (2021)
  • Author(s): Lim Keesiang、Nishide Goro、Yoshida Takeshi、Watanabe‐Nakayama Takahiro、Kobayashi Akiko、Hazawa Masaharu、Hanayama Rikinari、Ando Toshio、Wong Richard W.
  • Journal Title: Journal of Extracellular Vesicles Volume: 10 Issue: 14
  • DOI: 10.1002/jev2.12170
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthetic zwitterions as efficient non-permeable cryoprotectants (2021)
  • Author(s): Kato Yui、Uto Takuya、Tanaka Daisuke、Ishibashi Kojiro、Kobayashi Akiko、Hazawa Masaharu、Wong Richard W.、Ninomiya Kazuaki、Takahashi Kenji、Hirata Eishu、Kuroda Kosuke
  • Journal Title: Communications Chemistry Volume: 4 Issue: 1 Pages: 151-151
  • DOI: 10.1038/s42004-021-00588-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New Activities of the Nuclear Pore Complexes (2021)
  • Author(s): Wong Richard W.
  • Journal Title: Cells Volume: 10 Issue: 8 Pages: 2123-2123
  • DOI: 10.3390/cells10082123
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A light-switching pyrene probe to detect phase-separated biomolecules (2021)
  • Author(s): Hazawa Masaharu、Amemori Shogo、Nishiyama Yoshio、Iga Yoshihiro、Iwashima Yuki、Kobayashi Akiko、Nagatani Hirohisa、Mizuno Motohiro、Takahashi Kenji、Wong Richard W.
  • Journal Title: iScience Volume: 24 Issue: 8 Pages: 102865-102865
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102865
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Label-free tomographic imaging of nanodiamonds in living cells (2021)
  • Author(s): Ikliptikawati Dini Kurnia、Hazawa Masaharu、So Frederick T.-K.、Terada Daiki、Kobayashi Akiko、Segawa Takuya F.、Shirakawa Masahiro、Wong Richard W.
  • Journal Title: Diamond and Related Materials Volume: 118 Pages: 108517-108517
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2021.108517
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] How SARS-CoV-2 and Other Viruses Build an Invasion Route to Hijack the Host Nucleocytoplasmic Trafficking System (2021)
  • Author(s): Sajidah Elma Sakinatus、Lim Keesiang、Wong Richard W.
  • Journal Title: Cells Volume: 10 Issue: 6 Pages: 1424-1424
  • DOI: 10.3390/cells10061424
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High-Speed Atomic Force Microscopy Reveals Spatiotemporal Dynamics of Histone Protein H2A Involution by DNA Inchworming (2021)
  • Author(s): Nishide Goro、Lim Keesiang、Mohamed Mahmoud Shaaban、Kobayashi Akiko、Hazawa Masaharu、Watanabe-Nakayama Takahiro、Kodera Noriyuki、Ando Toshio、Wong Richard W.
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry Letters Volume: 12 Issue: 15 Pages: 3837-3846
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c00697
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CDK8 maintains stemness and tumorigenicity of glioma stem cells by regulating the c-MYC pathway (2021)
  • Author(s): Fukasawa K, Kadota T, Horie T, Tokumura K, Terada R, Kitaguchi Y, Park G, Ochiai S, Iwahashi S, Okayama Y, Hiraiwa M, Yamada T, Iezaki T, Kaneda K, Yamamoto M, Kitao T, Shirahase H, Hazawa M, Wong RW, Todo T, Hirao A, Hinoi E.
  • Journal Title: Oncogene Volume: ー Issue: 15 Pages: 2803-2815
  • DOI: 10.1038/s41388-021-01745-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Nano assessment of how viruses seize host nuclear transport systems (2022)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 新学術創成研究機構ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] Nano assessment of how viruses hijack host nuclear transport systems (2022)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 15th NanoLSI Colloquium
  • Invited
• [Presentation] Nano imaging of genomic modality in nuclear pore territories (2022)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 学術変革領域A 2022年度 ゲノムモダリティ領域会議
  • Invited
• [Presentation] Nano imaging of nuclear pore dynamics in cancer cells (2022)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] クロススケール核膜孔内選択的分子輸送システムの解明とその破綻 (2022)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 学術変革領域A クロススケール新生物学 第２回領域会議
  • Invited
• [Presentation] 核膜孔テリトリーにおける動的ナノ構造と機能 (2021)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 第73回日本細胞生物学会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ウイルスの核膜孔への侵入経路を解明 (2021)
  • Author(s): Richard Wong
  • Organizer: 第6回新学術創成研究機構シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] The epigenetic role of nucleoporin RAE1 in human breast cancer (2021)
  • Author(s): Dini Kurnia Ikliptikawati, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Richard W.Wong
  • Organizer: The 39th Sapporo International Cancer Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 核内相分離の制御を可能とする新規アミノシクロプロペノン化合物の発見 (2021)
  • Author(s): 近藤 寛弥、三代憲司、岩嶋友紀、Qiu Yujia、稲葉有香、小林亜紀子、Keesiang Lim、源利成、小川数馬、國嶋崇隆、羽澤勝治、Richard Wong
  • Organizer: 第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] ヒストンH2A-DNAダイナミクスの実時空間イメージング (2021)
  • Author(s): 西出梧朗、Keesiang Lim、小林亜紀子、羽澤勝治、稲葉有香、中山隆宏、古寺哲幸、安藤敏夫、Richard Wong
  • Organizer: 第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] 核膜孔複合体による転写制御機構 (2021)
  • Author(s): 岩嶋友紀、羽澤勝治、Qiu Yujia、Dini Kurnia Ikliptikawati1、西 出 梧朗、小林 亜紀子、Lim Kee Siang、Richard Wong
  • Organizer: 第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] SARS-CoV-2由来タンパク質NSP9の宿主細胞における核膜輸送に及ぼす影響の解明 (2021)
  • Author(s): 牧山 桂、羽澤 勝治、Richard W. Wong
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] SARS-CoV-2由来ORF6は核膜孔複合体RAE1とNUP98の局在変化を引き起こす (2021)
  • Author(s): 加藤弘毅、小林亜紀子、羽澤勝治、Richard W Wong
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Optical Diffraction Tomography as Label-Free High-Resolution 3-D Imaging of Nanodiamonds in Cancer Cell (2021)
  • Author(s): Dini Ikliptikawati, Masaharu Hazawa, Frederick So, Daiki Terada, Akiko Kobayahi, Takuya Segawa, Masahiro Shirakawa, Richard Wong
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 上衣腫における核膜孔複合体タンパク質Tprの役割 (2021)
  • Author(s): 小林亜紀子、Shabierjiang Jiapaer、Firli R.P. Dewi、羽澤勝治、Dini K. Ikliptikawati、Hartono、Hemragul Sabit、中田光俊、Richard Wong
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Molecular Dynamic of Coronavirus Spike Protein (2021)
  • Author(s): Keesiang Lim, Goro Nishide, Takeshi Yoshida, Takahiro Watanabe-Nakayama, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Rikinari Hanayama, Toshio Ando, Richard W. Wong
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 液-液相分離の動態解析を可能とする機能性蛍光プローブ (2021)
  • Author(s): 羽澤 勝治、雨森 翔悟、西山 嘉男、岩嶋 友紀、小林 亜紀子、永谷 広久、水野 元博、髙橋 憲司、ウォング リチャード
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Investigation of real-time dynamic histone H2A-DNA interaction and H2A-DNA condensation/de-condensation using high-speed AFM (2021)
  • Author(s): 西出梧朗、Keesiang LIM、小林亜紀子、羽澤勝治、中山隆宏、古寺哲幸、安藤敏夫、Richard WONG
  • Organizer: 第59回日本生物物理学会年会
• [Presentation] 高速AFMを用いたヒストンH2A-DNA実時空間イメージングによるヌクレオソーム凝縮プロセスとその環境の解明 (2021)
  • Author(s): 西出梧朗、Keesiang Lim、Mahmoud Shaaban Mohamed、小林亜紀子、羽澤勝治、中山隆宏、古寺哲幸、安藤敏夫、Richard Wong
  • Organizer: 第94回日本生化学大会
• [Presentation] 新規アミノシクロプロぺノン化合物はBRD4依存的なNUP210の発現を阻害し、がん細胞の増殖を抑制する (2021)
  • Author(s): 近藤 寛弥、三代憲司、羽澤勝治、岩嶋友紀、小林亜紀子、小川数馬、Richard Wong
  • Organizer: 第94回日本生化学会大会
• [Presentation] NUP153 drives oncogenic TP63 expression through liquid-liquid phase separation mediated gene-gating in squamous cancer (2021)
  • Author(s): Masaharu Hazawa, Takeshi Suzuki, Toshinari Minamoto, Richard Wong
  • Organizer: 第80回 日本癌学会学術総会
• [Presentation] 高速 AFM によるヒストン H2A トポグラフィーとその DNA コンパクション時の時空間ダイナミクスの解明 (2021)
  • Author(s): 西出梧朗、Keesiang Lim、小林亜紀子、羽澤勝治、中山隆宏、古寺哲幸、安藤敏夫、Richard Wong
  • Organizer: 第21回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] Karyopherin-b1 regulates radioresistance in head and neck squamous cell carcinoma cell lines (2021)
  • Author(s): Masaharu Hazawa, Richard Wong, Ikuo Kashiwakura, Hironori Yoshino
  • Organizer: 日本放射線影響学会第64回大会
• [Presentation] 核膜孔によるスーパーエンハンサーの局在・機能制御機序の解明 (2021)
  • Author(s): 羽澤 勝治、Richard Wong
  • Organizer: 第73回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 高速 AFM を用いた DNA インチワーミングによるヒストン H2A ラッピング動態の実時空間イメージング (2021)
  • Author(s): 西出梧朗、Keesiang Lim、小林亜紀子、羽澤勝治、中山隆宏、古寺哲幸、安藤敏夫、Richard Wong
  • Organizer: 第73回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 新規アミノシクロプロペノン化合物は BRD4 依存的 NUP210 の発現を阻害し、がん細胞の増殖を抑制する (2021)
  • Author(s): 近藤 寛弥、三代憲司、羽澤勝治、岩嶋友紀、小林亜紀子、小川 数馬、Richard Wong
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第 39 回大会
• [Presentation] SARS-CoV-2 構成タンパク質 NSP9 の宿主細胞内における動態・機能に関する研究 (2021)
  • Author(s): 牧山桂、羽澤勝治、Richard Wong
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第 39 回大会
• [Presentation] SARS-CoV-2由来ORF6は核膜孔複合体 RAE1とNUP98の局在変化を引き起こす (2021)
  • Author(s): 加藤弘毅、小林亜紀子、羽澤勝治、Richard Wong
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第 39 回大会
• [Presentation] 核膜孔複合体による Gene-gating 形成機序 (2021)
  • Author(s): 岩嶋友紀、羽澤勝治、源利成、Richard Wong
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第 39 回大会
• [Presentation] 高速 AFM を用いた DNA インチワーミングによるヒストン H2A ラッピング動態の実時空間イメージング (2021)
  • Author(s): 西出梧朗、Keesiang Lim、Mahmoud Shaaban Mohamed、小林亜紀子、羽澤勝治、中山隆宏、古寺哲幸、安藤敏夫、Richard Wong
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第 39 回大会
• [Remarks] http://fsowonglab.w3.kanazawa-u.ac.jp/sample3.html
• [Remarks] 世界初！高速AFMで新型コロナウイルス スパイクタンパク質の分子ナノ動態を可視化！
  • URL: https://nanolsi.kanazawa-u.ac.jp/post-19834/
• [Remarks] DNAがシャクトリムシダンス？遺伝子が核に収納される第一歩の可視化に世界で初めて成功！
  • URL: https://nanolsi.kanazawa-u.ac.jp/post-16592/
• [Remarks] 生体高分子の相分離環境を評価できる蛍光プローブの開発に成功！
  • URL: https://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/95286
• [Remarks] Richard Wong Laboratory
  • URL: http://fsowonglab.w3.kanazawa-u.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 高速原子間力顕微鏡による細胞小器官の観察のための試料調製方法 (2021)
  • Inventor(s): ウォング リチャード ら
  • Industrial Property Rights Holder: ウォング リチャード ら
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021
  • Acquisition Date: 2021