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天然変性タンパク質による「ヒストン模倣」現象の作動原理の解明

Publicly Offered Research

Project AreaBiology of Non-domain Biopolymer
Project/Area Number 22H05603
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (III)
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

高島 謙  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (10802647)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsヒストン修飾 / 天然変性領域 / ヒストン模倣 / 核小体 / ヘテロクロマチン
Outline of Research at the Start

申請者は新規ヒストン修飾制御因子Xを同定し、分子XがH3K27me3修飾を制御することを発見した。
興味深いことに分子XのN末端領域は天然変性領域(IDR)であり、ヒストンH3のテール領域と類似した配列を持つ。分子Xは各種ヒストン修飾因子と相互作用するため、分子Xはヒストンを模倣し、ヒストン修飾を制御・干渉する「内在性ヒストン模倣タンパク質」として機能すると考えた。またH3K27me3修飾が関与するヘテロクロマチン形成と核小体との連関が注目されているが、分子Xの役割は不明である。
本研究では分子XのIDRに注目し、分子Xがヒストンを模倣し、核小体-ヘテロクロマチン連関を支える仕組みを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

申請者は新たなヒストン修飾制御因子として核小体分子Xを同定し、分子XがヒストンH3K27me3修飾の制御に重要であることを見出した。分子XはそのN末端領域が決まった構造をとらない天然変性領域(IDR)であり、ヒストンテールと類似した配列を持つ。申請者は分子XはこのN末端IDRを介して、ヒストンを模倣するように振る舞うことで、エピジェネティクス制御を行なっていると予想し、解析を行なった。本研究課題では分子XのN末端IDRの機能に着目した解析を行なった。
まずCUT&RUN法によりH3K27me3の分布の変化を調べたところ、分子Xを過剰発現させた乳癌MDA-MB231細胞ではH3K27me3修飾が増加している領域もあれば、減少している領域もあり、分子XがヒストンH3K27me3修飾のバランスをゲノムワイドで制御していることが示唆された。一方でB細胞リンパ腫由来株CH12F3-2Aを用いた解析から、分子Xの欠損時には免疫グロブリン重鎖コード領域のH3K27me3修飾の変動のみならず、クロマチンの開閉状態に変化が生じることが明らかとなり、分子XはヒストンH3K27me3修飾とクロマチン高次構造を核小体から制御する因子であることがわかった。さらに分子XのIDRを欠損させた場合、核小体の構造が破綻することも見出しており、分子XのIDRは核小体恒常性の維持に必須であることを見出しているが、ゲノムワイドのヒストン修飾に与える仕組みについてはまだ明確な結論に至っていない。
さらに分子Xの結合因子をIP-MS法で探索したところ、興味深いことに既知のヘテロクロマチン維持因子やRNAスプライシング制御因子、さらに機能未知のメチルトランスフェラーゼを同定した。これは分子Xがヘテロクロマチン構造の変動に寄与するとともに、RNAスプライシングにも寄与している可能性を示唆した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Boston Children's Hospital/Washington University in St. Louis(米国)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Boston Children's Hospital/Washington University in St. Louis(米国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] NOP16 is a histone mimetic that regulates Histone H3K27 methylation and gene repression2023

    • Author(s)
      Takashima Ken、Lee Dian-Jang、Trovero Mar?a Fernanda、Rothi M. Hafiz、Mistry Meeta、Zhang Ying、Li Zhouyihan、Davis Christopher P.、Li Zilan、Natale Julia、Schmid Ernst、Al Haddad Joseph、Hoffmann Gabriela Brunsting、Dietmann Sabine、Sui Shannan Ho、Oshiumi Hiroyuki、Lieberman Judy、Greer Eric Lieberman
    • Journal Title

      BioRxiv

      Volume: ?

    • DOI

      10.1101/2023.06.13.544862

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] HPV vaccines induce trained immunity and modulate pro‐inflammatory cytokine expression in response to secondary Toll‐like receptor stimulations2023

    • Author(s)
      Yamaguchi Mako、Mtali Yohana S.、Sonokawa Hitomi、Takashima Ken、Fukushima Yoshimi、Kouwaki Takahisa、Oshiumi Hiroyuki
    • Journal Title

      Microbiology and Immunology

      Volume: 68 Issue: 2 Pages: 65-74

    • DOI

      10.1111/1348-0421.13108

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Circulating extracellular vesicle microRNAs associated with adverse reactions, proinflammatory cytokine, and antibody production after COVID-19 vaccination.2022

    • Author(s)
      Miyashita Y, Yoshida T, Takagi Y, Tsukamoto H, Takashima K, Kouwaki T, Makino K, Fukushima S, Nakamura K, Oshiumi H.
    • Journal Title

      NPJ Vaccines

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 16-16

    • DOI

      10.1038/s41541-022-00439-3

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 核小体タンパク質NOP16はヒストンを模倣することでH3K27me3修飾を制御し、細胞周期を促進することで乳癌の形成・進展に必須の役割を果たす。2023

    • Author(s)
      高島 謙, 押海 裕之, Greer Eric
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Nucleolus dysfunction-induced DNA leaking alters innate immune response under nutrition starvation2023

    • Author(s)
      Ken Takashima
    • Organizer
      JSICR/MMCB 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-06-20   Modified: 2024-12-25  

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