クロマチン・リモデリング NuRD複合体形成の構造基盤

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121715
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 有吉 眞理子 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (80437243)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: クロマチンリモデリング / マルチタンパク質複合体 / DNA結合タンパク質 / 構造生物学 / マルチサブユニット複合体

Outline of Annual Research Achievements

NuRD 複合体は、代表的なATP依存型のクロマチン･リモデリング複合体の一つであり、生物の発生・分化、個体形成に関わる遺伝子発現制御において重要な役割を果たす。DNAヘリカーゼ(CHD3/4)、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC1)、メチル化CpG結合 タンパク質 (MBD2/3)、ヒストンシャペロンタンパク質（RBBP4/7）、癌転移因子であるMTA-1、Zn finger タンパク質p66α/β の6つの主要サブユニットによってコア構造が構成される。本研究では、過渡的なクロマチンリプログラミング複合体形成の分子機構解明に向けて、HDAC1: MTA-1:MBD3:p66β,４つのタンパク質の複合体コア形成の構造基盤研究を行った。
HDAC1とMTA1、及び、MBD3とp66βに関して、それぞれの安定な複合体形成領域を同定し、HEP293浮遊細胞内で共発現させ均一な２者複合体を大量調製することに成功した。さらに、これらタンパク質4者複合体の共発現、精製を行った。得られた試料を用いた生化学的な解析から、第一にMTA1のN末端領域にある機能未知のBHAドメインがヌクレオソームもしくはヒストンとの結合を促進すること、p66βのN末端領域を介して、MBD3:p66βがヒストンシャペロンRbAP48と安定な複合体を形成し、DNAに結合しうるという知見を得た。また、p66βとMTA-1の翻訳後修飾部位のアミノ酸変異により複合体形成の安定性が増すこと見出した。翻訳後修飾やアイソフォームの使い分けによって制御されているNuRD複合体コア形成の構造基盤の一端を明らかにした。

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] Structure Basis of Versatile Base Recognition of MBD4 (2015)
  • Author(s): Mariko Ariyoshi, Jyunji Ohtani, Masahiro Shirakawa
  • Journal Title: YAKUGAKU ZASSHI Volume: 135 Issue: 1 Pages: 3-9
  • DOI: 10.1248/yakushi.14-00202-1
  • NAID: 130004756466
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • Year and Date: 2015-01-01
• [Presentation] Structural analysis of a linker region between methyl CpG binding and glycosylase domains in MBD4 (2014)
  • Author(s): Itaru Takeshita, Mariko Ariyoshi, Masahiro Shirakawa
  • Organizer: 第52回 日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2014-09-25