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代謝産物によるDNA損傷修復に適したクロマチン構造形成のメカニズムの解明

Publicly Offered Research

Project AreaCoupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
Project/Area Number 25131702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

増本 博司  長崎大学, 医歯薬学総合研究科 (医学系), 講師 (80423151)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywordsゲノムの安定性 / 代謝 / 細胞寿命 / 生理活性物質 / クロマチン構造 / タンパクの翻訳後修飾 / DNA損傷修復 / エネルギー代謝 / 代謝調節
Outline of Annual Research Achievements

クロマチンを基質とした核機能の遂行にはクロマチンの構造変化が必要であり、その構造変化の鍵となるのがクロマチンを構成するヒストンへの翻訳後修飾である。ヒストン修飾酵素の補因子はエネルギー代謝から供給されることから、エネルギー代謝とクロマチン構造制御とは密接に結合している。本研究では糖代謝経路から供給される代謝産物とクロマチンを介した細胞機能:ここでは細胞の寿命制御との関連について調べた。
glycelaldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) の一つであるTdh2は解糖系および糖新生経路に関与するが、その遺伝子欠損により糖新生経路が遮断され、細胞の寿命延長を起こす。NAD+依存性デアセチラーゼsir2欠損株ではヒストンH4の高アセチル化状態が持続するため、rDNA領域内の不安定化を引き起こし細胞寿命が短くなる。tdh2 sir2二重欠損株はsir2欠損株と比べると細胞寿命の回復がみられることから、野生株と比較してtdh2欠損株で増減した代謝産物にsir2欠損株の短寿命を回復させる代謝物があると仮定した。質量分析によりtdh2欠損細胞内の代謝産物を定量し、トリプトファンからNAD+を合成するキヌレニン経路の代謝中間産物の一つであるキノリン酸が顕著に増加することに着目した。キノリン酸を基質とする代謝酵素Qpt1およびsir2の二重欠損株はsir2欠損株よりも寿命が長くなる。更にqpt1 sir2二重欠損株ではsir2欠損株と比較するとヘテロクロマチン内のヒストンH4のアセチル化レベルが減少し、細胞寿命も延長することがわかった。このようにキノリン酸を中心とした代謝産物がrDNA領域のヒストンH4の低アセチル化修飾状態を維持し、ゲノムの不安定化を抑制することで細胞の寿命を延ばしていることを示唆している。

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。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Presentation] 出芽酵母Hst3およびHst4は染色体構造の維持および糖新生経路の抑制の二つの細胞機能を制御している2014

    • Author(s)
      増本博司、松山茂
    • Organizer
      第37回 日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 出芽酵母を使ったNAD+依存性デアセチラーゼ(通称サーテュイン)による糖代謝制御機構の解明を目指して2014

    • Author(s)
      増本博司
    • Organizer
      第32回 Yeast Workshop
    • Place of Presentation
      ビューポートくれ/(財)呉海員会館 3F (広島県呉市)
    • Year and Date
      2014-11-14 – 2014-11-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] The regulation of metabolism by Sirtuin to maintain the lifespan of budding yeast2014

    • Author(s)
      増本博司
    • Organizer
      HiHA 第2回 Workshop
    • Place of Presentation
      広島大学先端科学総合研究棟401N講義室(広島県東広島市)
    • Year and Date
      2014-09-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Enhanced glycolysis links with DNA damage tolerance2014

    • Author(s)
      増本博司
    • Organizer
      ゲノム普遍的制御 International Conference
    • Place of Presentation
      京都大学 百周年時計台記念館 (京都府京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] キヌレニン経路の代謝中間産物キノリン酸は出芽酵母sir2欠損株の短寿命を回復に寄与する2013

    • Author(s)
      増本博司
    • Organizer
      第46回酵母遺伝学フォーラム
    • Place of Presentation
      東北学院大学 (宮城県仙台市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Deletion of GAPDH gene extends the replicative lifespan of sir2 deletion cell2013

    • Author(s)
      増本博司
    • Organizer
      酵母からのエピジェネティクス研究へのメッセージ
    • Place of Presentation
      グランディア芳泉(福井県福井市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高度なエタノール産生能力を持つ酵母株の作製2014

    • Inventor(s)
      増本博司
    • Industrial Property Rights Holder
      増本博司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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