細胞核の継承に重要な働きを担うセントロメアに特異的なクロマチン構造の解明

• Project Area: The physicochemical field for genetic activities
• Project/Area Number: 23114722
• 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: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 堀 哲也 国立遺伝学研究所, 分子遺伝研究系, 助教 (70550078)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ゲノム / 細胞・組織 / 蛋白質 / セントロメア / クロマチン

Outline of Annual Research Achievements

これまで試験管内で再構成させる手法および細胞生物学的解析法により細胞核の継承に必須なセントロメアクロマチン構造の実体解明に向けた研究を行ってきた。２４年度は、試験管内再構成法よるCENP-T複合体とクロマチンとの相互作用の実態解明、および細胞生物学的解析法によるセントロメア誘導に関与する因子の同定を中心に実施した。
１）試験管内再構成によるCENP-T複合体の実態解明
試験管内でCENP-T-W-S-Xへテロ４両体を再構成し、同様に再構成したH3あるいはCENP-Aダイヌクレオソームとの相互作用をゲルシフト法により解析した。その結果、CENP-Tへテロ４量体は100bpサイズのリンカーDNAを有すダイヌクレオソームと優先的に相互作用したが、H3型とCENP-A型ダイヌクレオソーム間での有為な結合活性の違いは観察されなかった。再構成したCENP-Tへテロ４量体をDNAスーパーコイルアッセイに供したところ、一般的なヒストンが負のスーパーコイルを導入するのとは逆に、正のスーパーコイルを導入することを見いだした。CENP-Tへテロ４両体はヒストン様構造を持つが、一般的なヒストンと異なったDNA結合様式を有し、セントロメア特有なクロマチン構築に寄与する可能性が示唆された（投稿準備中）。
２）セントロメアタンパク質の異所局在によるセントロメアの誘導
染色体工学的手法により、セントロメアを含むゲノム断片を除去することで、ネオセントロメアを有す細胞株の取得に成功した（Dev. Cell, 2013）。このシステムとテザリング技術を用いてCCANタンパク質の異所局在を行い、２３年度に明らかにしたCENP-T N末端に加えて、CENP-C、CENP-IおよびHJURPの異所局在によっても活性なセントロメアが誘導されることを見いだした(J.C.B., 2013)。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chromosome engineering allows the efficient isolation of vertebrate neocentromeres (2013)
  • Author(s): Shang WH, Hori T, Martins NM, Toyoda A, Misu S, Monma N, Hiratani I, Maeshima K, Ikeo K, Fujiyama A, Kimura H, Earnshaw WC, and Fukagawa T
  • Journal Title: Dev Cell Volume: 24 Issue: 6 Pages: 635-648
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2013.02.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vertebrate Spt2 is a novel nucleolar histone chaperone that assists in ribosomal DNA transcription (2013)
  • Author(s): Osakabe A, Tachiwana H, Takaku M, Hori T, Obuse C, Kimura H, Fukagawa T, Kurumizaka H
  • Journal Title: J. Cell Sci Volume: 126 Pages: 1323-1332
  • DOI: 10.1242/jcs.112623
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "CENP-T provides a structural platform for outer kinetochore assembly." (2013)
  • Author(s): Nishino T, Rago F, Hori T, Tomii K, Cheeseman IM, Fukagawa T
  • Journal Title: EMBO J Volume: 32 Issue: 3 Pages: 424-36
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.348
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The CCAN recruits CENP-A to the centromere and forms the structural core for kinetochore assembly (2013)
  • Author(s): Tetsuya Hori
  • Journal Title: J. Cell Biol. Volume: 200 Issue: 1 Pages: 45-60
  • DOI: 10.1083/jcb.201210106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Establishment of thevertebratekinetochores." (2012)
  • Author(s): Hori T, Fukagawa T
  • Journal Title: Chromosome Res Volume: 20 Issue: 5 Pages: 547-561
  • DOI: 10.1007/s10577-012-9289-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The actin family member Arp6 and the histone variant H2A.Z are required for spatial positioning of chromatin in chicken cell nuclei. (2012)
  • Author(s): Maruyama E., Hori T., Tanabe H., Kitamura H., Matsuda R., Tone S., Pavel H., Habermann FA., Hase JV, Cremer C., Fukagawa T, and Harata(equal first authors)
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 125 Pages: 3739-3743
  • DOI: 10.1242/jcs.103903
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "CENP-T-W-S-X Forms a Unique Centromeric Chromatin Structure with a Histone-like Fold." (2012)
  • Author(s): Nishino T, Takeuchi K, Gascoigne, KT, Suzuki A, Hori T, Oyama T, Morikawa K, Cheeseman IM, Fukagawa T
  • Journal Title: Cell Volume: 148 Issue: 3 Pages: 487-501
  • DOI: 10.1016/j.cell.2011.11.061
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Induced ectopic kinetochore assembly bypasses the requirement for CENP-A nucleosomes." (2011)
  • Author(s): Gascoigne KT, Takeuchi K, Suzuki A, Hori T, Fukagawa T, Cheeseman IM
  • Journal Title: Cell Volume: 145 Issue: 3 Pages: 410-422
  • DOI: 10.1016/j.cell.2011.03.031
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The Histone-fold CENP-T-W-S-X complex induces positive supercolils into DNA (2012)
  • Author(s): Kozo Takeuchi.
  • Organizer: 52th ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: Moscone Center (サンフランシスコ） 米国
  • Year and Date: 2012-12-15
• [Presentation] 新規ヒストン相互作用因子hsSpt2の核小体クロマチンダイナミクスにおける機能 (2012)
  • Author(s): 越阪部晃永
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] 人工動原体の作出からあきらかになるセントロメアの形成メカニズム (2012)
  • Author(s): 堀 哲也
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Ectopic Localization of CCAN proteins induces centromere formation in vertebrate cells (2012)
  • Author(s): Tetsuya Hori
  • Organizer: EMBO Workshop
  • Place of Presentation: Institut d'Estudis Catalans (バルセロナ） スペイン
  • Year and Date: 2012-10-01
• [Presentation] 新規セントロメア特異的ヒストン様複合体 CENP-TWSX の構造機能解析 (2012)
  • Author(s): 西野達哉
  • Organizer: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • Year and Date: 2012-06-20
  • Invited
• [Presentation] Molecular architecture of vertebrate kinetochores (2012)
  • Author(s): Tatsuo Fukagawa
  • Organizer: The Cell Cycle meeting
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor （ニューヨーク） 米国
  • Year and Date: 2012-05-15
  • Invited
• [Presentation] Ectopic localization of CCAN proteins induces centromere formation in vertebrate cells (2011)
  • Author(s): 堀哲也
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Remarks] 国立遺伝学研究所 分子遺伝研究部門 ニュース
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/MolGene/news_j.html
• [Remarks] 国立遺伝学研究所 研究成果
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights.html?research_tags=2013
• [Remarks]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/MolGene/index_j.html