RNAポリメラーゼIIとRNA・クロマチンのクロストーク

• Project Area: Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
• Project/Area Number: 25118502
• 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: Hokkaido University
• Principal Investigator: 村上 洋太 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20260622)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 遺伝子発現制御 / エピジェネティクス / クロマチン / ヒストン修飾 / 分裂酵母

Outline of Annual Research Achievements

ヒストンH3Lys36(H3K36) のメチル化は真核細胞で広く保存され、エピジェネティックな制御に重要と考えられる。出芽酵母での研究からこのメチル化はヒストン脱アセチル化酵素の呼び込みを介して遺伝子内の不正な転写を抑制する機能があることが示されているが、それ以外の生物での解析は進んでいない。高等真核生物に近いクロマチン制御システムをもつ分裂酵母を用いて唯一のH3K36 メチル化酵素であるSet2 に着目して解析をおこない、これまでにSet2 は出芽酵母Set2 と同様にC 末領域に存在するSRI ドメインを介して転写途中のRNA ポリメラーII と結合し、転写と共役してH3K36 のトリメチル化をおこうこと、および、出芽酵母ではH3K36 のジメチル化、トリメチル化ともにが不正転写抑制に機能するが、分裂酵母ではトリメチル化のみが、不正転写とくにアンチセンス転写の抑制に機能し、ジメチル化には抑制能がない事をみいだしていた。
本年度は以下の知見を得た。
1. ユークロマチン領域ではH3K36 トリメチル化は、標的遺伝子の転写抑制に機能する。
2. ヘテロクロマチンでは転写抑制ではなく、転写されたRNA の分解により遺伝子発現抑制をおこなう。
これらの結果は、はじめてトリメチル化特異的なH3K36 メチル化機能を明確にしめすとともに、RNA 分解を介した遺伝子抑制という新たな遺伝子抑制メカニズムを明らかにしたもので、H3K36 ジメチル化酵素とトリメチル化酵素をそれぞれ複数持つ高等真核生物での、H3K36 メチル化機能を理解する上で重要な知見であり、エピジェネティクス研究分野に貢献する成果である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A novel method for purification of the endogenously expressed fission yeast Set2 complex. (2014)
  • Author(s): Suzuki S
  • Journal Title: Protein Expression and Purification. Volume: 97 Pages: 44-49
  • DOI: 10.1016/j.pep.2014.02.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mediator Directs Co-transcriptional Heterochromatin Assembly by RNA Interference-Dependent and - Independent Pathways (2013)
  • Author(s): Oya E, Kato H, Chikashige Y, Tsutsumi C, Hiraoka Y, Murakami Y
  • Journal Title: PLoS Genet Volume: 9 Issue: 8 Pages: 1003677-1003677
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003677
  • NAID: 120006539376
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spt6 prevents transcription-coupled loss of posttranslationally modified histone H3. (2013)
  • Author(s): Kato H, Okazaki K, Iida T, Nakayama J, Murakami Y, Urano T.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 3 Issue: 1 Pages: 2186-2186
  • DOI: 10.1038/srep02186
  • NAID: 120006539377
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonmuscle myosin II folds into a 10S form via two portions of tail for dynamic subcellular loacalization. (2013)
  • Author(s): Kiboku T.
  • Journal Title: Genes to Cells. Volume: 18(2) Issue: 2 Pages: 90-109
  • DOI: 10.1111/gtc.12021
  • Peer Reviewed
• [Presentation] H3K36 tri-methylation but not H3K36 di-methylation is required for gene silencing in Schizosaccharomyces pombe (2014)
  • Author(s): Suzuki, S., Shimada, A., Takahata, S. Murakami, Y.
  • Organizer: 11th EMBL Conference - Transcription and Chromatin
  • Place of Presentation: Hidelberg, Germany
  • Year and Date: 2014-08-23 – 2014-08-26
• [Presentation] Regulation of RNAi-directed heterochromatin by CTD-phosphorylation of RNA polymerase II (2013)
  • Author(s): Takuya K., Hermand, D., Obuse C., Shuman, S., and Murakami, Y.
  • Organizer: 7th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: University of London (UK)
  • Invited
• [Presentation] ヒストンH2A/H2BシャペロンFACT複合体によるヘテロクロマチンサイレンシング機構 (2013)
  • Author(s): 高畑信也、千田早織、村上洋太
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: ウインク愛知（愛知県）
  • Invited
• [Presentation] JmjCドメインタンパク質Epe1は異所的ヘテロクロマチンを解消する (2013)
  • Author(s): 反田真登、島田篤、平内孝拡、近重裕二、高畑信也、村上洋太
  • Organizer: 第31回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: ホテルおかだ（神奈川県）
• [Presentation] ヘテロクロマチン形成に必要なsiRNAは転写と共役して核膜近傍で合成される。 (2013)
  • Author(s): 梶谷卓也、川上慶、大屋恵梨子、D. Hermand, 村上洋太
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • Invited
• [Presentation] Heterochromatic silencing defect in FACT mutant is concomitant with impaired H2A/H2B reorganization (2013)
  • Author(s): Takahata, S., Chida, S., and Murakami, Y.
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • Invited
• [Remarks] 北海道大学大学院理学研究院化学部門生物有機化学研究室ホームページ
  • URL: http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~bo/index.html
• [Remarks] 北海道大学生物有機化学研究室
  • URL: http://barato.sci.hokudai.ac.jp/~bo/