高次クロマチン構造形成を制御する非コードRNA作用マシナリーの解析

• Project Area: Functional machinery for non-coding RNAs
• Project/Area Number: 22115513
• 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: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 中山 潤一 独立行政法人理化学研究所, クロマチン動態研究チーム, チームリーダー (60373338)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2011: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2010: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
• Keywords: 分裂酵母 / ヘテロクロマチン / RNAi / RITS / クロモドメイン

Research Abstract

ヘテロクロマチンは、染色体の機能やゲノムの恒常性の維持に必須な高次のクロマチン構造である。分裂酵母を用いた研究から、ヘテロクロマチンの形成にRNAi機構が関与することが明らかにされているが、その分子機構の詳細には不明な点が数多く残されている。本研究では、RNAi機構において中心的な役割を果たすChp1に着目して研究を進めた。昨年度までの研究によってChp1が単独でRNAに結合できる事、またその結合に関与する残基を同定することに成功した。しかしその過程において、Chp1の持つRNA結合能が、メチル化されたピストンH3(H3K9me)の認識と共役していることを見出した。本年度はこの発見に基づき、Chp1のRNA結合がH3K9meの存在によってどのように変化するのか、まずNMR法によって解析した。Chp1がH3K9meと結合した状態でRNAを添加しケミカルシフトを解析した結果、Chp1のクロモドメインのC末端側の塩基性アミノ酸残基のクラスターにおいてケミカルシフトが観察された。実際にこの領域に変異を導入したChp1タンパク質を調製し、RNAゲルシフト法によってRNA結合能を調べたところ、H3K9me存在下で見られたRNA結合能が完全に消失している事が分かった。さらにこのアミノ酸変異を持たせたChp1を分裂酵母で発現させたところ、セントロメアヘテロクロマチンのサイレンシング異常が確認された。以上の結果より、Chp1が多段階でRNAと結合していること、また両方のRNA結合能がChp1の機能に必須であることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Roles of fission yeast Grc3 protein in ribosomal RNA processing and heterochromatic gene silencing (2011)
  • Author(s): Jun-ichi Nakayama
  • Journal Title: The Journal of biological chemistry Volume: 286 Issue: 17 Pages: 15391-402
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.201343
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高次クロマチン構造とノンコーディングRNA (2011)
  • Author(s): 中山潤一
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 30 Pages: 699-705
• [Journal Article] N-terminal phosphorylation of HP1α promotes its chromatin binding. (2011)
  • Author(s): Kyoko Hiragami-Hamada
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physiological Roles of Class I HDAC Complex and Histone Demethylase. (2011)
  • Author(s): Tomohiro Hayakawa
  • Journal Title: Journal of Biomedicine and Biotechnology Volume: 2011 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Methylation of ribosomal protein L42 regulates ribosomal function and stress-adapted cell growth. (2010)
  • Author(s): Atsuko Shirai
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 285 Pages: 22448-60
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Roles of Chromodomain Proteins in RNAi-directed Heterochromatin Assembly (2011)
  • Author(s): Jun-ichi Nakayama
  • Organizer: The Sixth International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: Harvard Medical School (Boston, USA)
• [Presentation] 高次クロマチン構造形成におけるクロモドメインタンパク質の役割 (2010)
  • Author(s): 中山潤一
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] ヒストンのメチル化修飾とエピジェネティクス制御 (2010)
  • Author(s): 中山潤一
  • Organizer: 21^<st> フォーラム・イン・ドージン
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-11-26
• [Presentation] ヒストンのメチル化修飾とエピジェネティクス制御 (2010)
  • Author(s): 中山潤一
  • Organizer: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「ゲノム機能の記憶の成立とその制御」
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-11-20
• [Presentation] Roles of Chromodomain Proteins in Heterochromatin Assembly (2010)
  • Author(s): 中山潤一
  • Organizer: 構造エピゲノム研究会 第2回ワークショップ
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2010-11-08
• [Presentation] Chromodomain Proteins and RNAi-mediated Heterochromatin Assembly (2010)
  • Author(s): Jun-ichi Nakayama
  • Organizer: JSPS presents Sweden-Japan Joint Colloquium on "Epigenetics ～New Horizon in Japan & Scandinavia～"
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] Chromodomain proteins and RNAi-mediated Heterochromatin assembly (2010)
  • Author(s): Jun-ichi Nakayama
  • Organizer: The 19th CDB Meeting on "RNA Science in Cell and Developmental Biology"
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-05-10
• [Presentation] ヒストンメチル化修飾の認識と高次クロマチン構造形成 (2010)
  • Author(s): 中山潤一
  • Organizer: 構造エピゲノム研究会発足記念シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2010-04-30
• [Book] エピジェネティクス-3章 概観と概念- (2010)
  • Author(s): 堀越正美
  • Publisher: 培風館
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/research/lab/cdb/chromatin/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/research/lab/cdb/chromatin/index.html