メディエーター複合体が中核となる転写とクロマチン構造変換の協調的制御機構の解明

• Project Area: Coupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
• Project/Area Number: 25131704
• 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: Nagasaki University (2014); University of Toyama (2013)
• Principal Investigator: 大熊 芳明 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (70192515)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥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: メディエーター複合体 / クロマチン構造変換 / クロマチン修飾複合体PRC2 / レチノイン酸 (RA) / 神経細胞分化 / 転写 / ヒストンH3K27トリメチル化 / サイクリン依存性キナーゼCDK8/19 / サイクリン依存性キナーゼCDK / RNAポリメラーゼII (Pol II) / 細胞分化 / レチノイン酸(RA)

Outline of Annual Research Achievements

真核生物では、転写シグナルは転写因子とメディエーター複合体に伝わり、クロマチンと転写を協調的に制御して、RNAポリメラーゼII(Pol II)による転写開始や伸長への移行をもたらす。研究代表者らは、ヒトのメディエーター複合体のキナーゼサブユニットCDK8とCDK19がPol IIのCTD領域のリン酸化を行い、転写活性化と抑制の双方を制御することを報告している。そしてCDKに直接結合するタンパク質として４つのクロマチン構造変換関連因子(BRG1、SUZ12、BCL6、PRMT5)を同定した。またPRMT5については直接、メディエーターの活性と連動していることを示した。以上から、メディエーターを介する転写とクロマチン構造の協調的制御の存在が示唆される。そこで本研究は、さらに協調的制御を実証し、その機構を解明することを目的とした。
近年、メディエーターは細胞分化に関わることが報告され、代表者らもレチノイン酸(RA)処理による胚性癌腫細胞株Ntera2 cl.D1(NT/D1)の神経細胞分化の系を用いて、メディエーターとSUZ12を含むクロマチン制御複合体PRC2がRA応答遺伝子にどう作用するかを解析した。短期(2時間)と長期(48時間)RA処理し、短期応答遺伝子(Cyp26a1とLefty1)、長期応答遺伝子(NanogとPax6)上の挙動を調べた。その結果、NanogのみがRA処理で発現が低下すること、短期応答遺伝子の方がCDK8/19により明確に制御されていることが明らかになった。特に、Cyp26a1遺伝子ではRA処理でCDKを含むメディエーターがプロモーター上にリクルートされるのと同時にSUZ12が解離し、そのPRC2複合体によるヒストンH3K27トリメチル化修飾も減少することがわかった。以上より今回、転写とクロマチンの協調性が示され、またその機構も明らかにできたと考える。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ミュンスター大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ヘルシンキ大学(フィンランド)
• [Journal Article] Human SCP4 is a chromatin-associated CTD phosphatase and exhibits the dynamic translocation during erythroid differentiation. (2016)
  • Author(s): Wani S, Sugita A, Ohkuma Y, Hirose Y.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: 159 Issue: 2 Pages: 111-120
  • DOI: 10.1093/jb/mvw018
  • NAID: 40020914038
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Association of the Winged Helix Motif of the TFIIEα Subunit of TFIIE with Either the TFIIEβ Subunit or TFIIB Distinguishes Its Functions in Transcription. (2015)
  • Author(s): Tanaka, A., Akimoto, Y., Kobayashi, S., Hisatake, K., Hanaoka, F., and Ohkuma, Y.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 20 Issue: 3 Pages: 203-216
  • DOI: 10.1111/gtc.12212
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PRDM16 enhances nuclear receptor-dependent transcription of the brown fat-specific Ucp1 gene through interactions with MED1 subunit of the Mediator (2015)
  • Author(s): Iida, S., Chen, W., Nakadai, T., Ohkuma, Y., and ＊Roeder, R.G.
  • Journal Title: Genes Dev. Volume: 29 Issue: 3 Pages: 308-321
  • DOI: 10.1101/gad.252809.114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pharmacological Characterization of [<i>trans</i>-5′-(4-Amino-7,7-dimethyl-2-trifluoromethyl-7<i>H</i>-pyrimido[4,5-<i>b</i>][1,4]oxazin-6-yl)-2′,3′-dihydrospiro(cyclohexane-1,1′-inden)-4-yl]acetic Acid Monobenzenesulfonate (JTT-553), a Novel Acyl CoA:Diacylglycerol Transferase (DGAT) 1 Inhibitor (2015)
  • Author(s): Tomimoto D, Okuma C, Ishii Y, Akiyama Y, Ohta T, Kakutani M, Ohkuma Y, Ogawa N.
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 38 Issue: 2 Pages: 263-269
  • DOI: 10.1248/bpb.b14-00655
  • NAID: 130004872263
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Calorie restriction-mediated restoration of hypothalamic signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) phosphorylation is not effective for lowering the body weight set point in IRS-2 knockout obese mice (2015)
  • Author(s): Senda S, Inoue A, Mahmood A, Suzuki R, Kamei N, Kubota N, Watanabe T, Aoyama M, Nawaz A, Ohkuma Y, Tsuneyama K, Koshimizu Y, Usui I, Saeki K, Kadowaki T and Tobe K.
  • Journal Title: Diabetology International Volume: 6 Issue: 4 Pages: 321-335
  • DOI: 10.1007/s13340-015-0205-3
  • NAID: 40020684042
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mediator complex cooperatively regulates transcription of retinoic acid target genes with Polycomb Repressive Complex 2 during neuronal differentiation. (2015)
  • Author(s): Fukasawa R, Iida S, Tsutsui T, Hirose Y, Ohkuma Y.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: 158 Issue: 5 Pages: 373-384
  • DOI: 10.1093/jb/mvv055
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ssu72 regulates and coordinates 3’ end formation of RNAs transcribed by RNA polymerase II in vertebrates. (2014)
  • Author(s): Wani, S., Yuda, M., Fujiwara, Y., Yamamoto, M., Harada, F., Ohkuma, Y., and Hirose, Y.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Issue: 8 Pages: 1642-1648
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0106040
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transcription Cofactor PC4 Plays Essential Roles in Collaboration with the Small Subunit of General Transcription Factor TFIIE. (2014)
  • Author(s): Akimoto, Y., Yamamoto, S., Iida, S., Hirose, Y., Tanaka, A., Hanaoka, F., and Ohkuma, Y.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 19 Issue: 12 Pages: 879-890
  • DOI: 10.1111/gtc.12187
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Human mediator subunit MED15 promotes transcriptional activation (2014)
  • Author(s): Nakatsubo T, Nishitani S, Kikuchi Y, Iida S, Yamada K, Tanaka A, Ohkuma Y.
  • Journal Title: Drug Discoveries & Therapeutics Volume: 8 Issue: 5 Pages: 212-217
  • DOI: 10.5582/ddt.2014.01036
  • NAID: 130004714671
  • ISSN: 1881-7831, 1881-784X
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Human mediator MED17 subunit plays essential roles in gene regulation by associating with the transcription and DNA repair machineries. (2014)
  • Author(s): Kikuchi, Y., Umemura, H., Nishitani, S., Iida, S., Fukasawa, R., Hayashi, H., Hirose, Y., Tanaka, A., Sugasawa, K. and Ohkuma, Y.
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 20 Issue: 3 Pages: 191-202
  • DOI: 10.1111/gtc.12210
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Human RNA polymerase II-associated protein 2 (RPAP2) interacts directly with the RNA polymerase II subunit Rpb6 and participates in pre-mRNA 3&apos;-end formation (2014)
  • Author(s): Wani S, Hirose Y, Ohkuma Y.
  • Journal Title: Drug Discoveries & Therapeutics Volume: 8 Issue: 6 Pages: 255-261
  • DOI: 10.5582/ddt.2014.01044
  • NAID: 130005054794
  • ISSN: 1881-7831, 1881-784X
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mediator MED18 Subunit Plays a Negative Role in Transcription via the CDK/Cyclin Module. (2014)
  • Author(s): Kumafuji, M., Umemura, H., Furumoto, T., Fukasawa, R., Tanaka, A., and Ohkuma, Y.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 19 Issue: 7 Pages: 582-593
  • DOI: 10.1111/gtc.12155
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mediator complex recruits epigenetic regulators through its two CDK subunits to repress transcription of immune response genes. (2013)
  • Author(s): Tsutsui, T., Fukasawa, R., Shinmyouzu, K., Nakagawa, R., Tobe, K., Tanaka, A., and Ohkuma, Y.
  • Journal Title: Jouranl of Biological Chemistry Volume: 288 Issue: 29 Pages: 20955-20965
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.486746
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Mediator complex cooperatively regulates transcription of retinoic acid-target genes with Polycomb repressive complex PRC2 during neuronal differentiation (2015)
  • Author(s): Yoshiaki Ohkuma, Satoshi Iida, Taiki Tsutsui, Yutaka Hirose, Rikiya Fukasawa
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] CpGオリゴ核酸によるTLR9を介した転写制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 山本誠司、萩原衆子、堀内祥行、奥井 文、和仁翔太郎、吉田徳幸、井上貴雄、田中亜紀、松久明生、廣瀬 豊、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ヒトメディエーター複合体hMED17サブユニットによる転写制御とＤＮＡ損傷修復機能の解明 (2015)
  • Author(s): 菊地祐子、西谷沙織、深澤力也、梅村啓靖、田中亜紀、廣瀬 豊、菅澤 薫、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 転写コファクターPC4と基本転写因子TFIIEβサブユニットとの転写における協調的制御機構 (2015)
  • Author(s): 秋元勇亮、飯田 智、広瀬 豊、田中亜紀、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 基本転写因子TFIIEα winged helix領域の機能解析 (2015)
  • Author(s): 田中亜紀、福岡瑞希、小林聡子、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ヒト転写メディエーター複合体の2つのCDKサブユニットと相互作用する因子の同定 (2015)
  • Author(s): 林 裕人、安倍光姫、山崎愛実、深澤力也、廣瀬 豊、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 基本転写因子TFIIBとTFIIEによる転写開始の制御機構 (2015)
  • Author(s): 中村考秀、田中亜紀、秋元勇亮、郭 丹慧、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] リン酸化CTD結合因子PCIF1による遺伝子発現調節機構 (2015)
  • Author(s): 杉田 愛、柳澤奈月、和仁翔太郎、田淵圭章、大熊芳明、廣瀬 豊
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 転写活性と協調した選択的ポリ(A)付加調節の分子機構 (2015)
  • Author(s): 廣瀬 豊、畑山 光、西村和也、寺田公介、大熊芳明
  • Organizer: BMB2015日本生化学会日本分子生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 基本転写因子TFIIEによる転写開始から伸長への移行の制御機構解析 (2015)
  • Author(s): 中村考秀、田中亜紀、秋元勇亮、郭 丹慧、大熊芳明
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第127回例会
  • Place of Presentation: 富山大学医薬系臨床講義室（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-09-01
• [Presentation] 哺乳動物メディエーター複合体キナーゼモジュールの機能解析 (2015)
  • Author(s): 藤田智陽、安倍光姫、菊地祐子、林 裕人、森 寿、廣瀬 豊、大熊芳明
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第127回例会
  • Place of Presentation: 富山大学医薬系臨床講義室（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-09-01
• [Presentation] リン酸化CTD結合因子PCIF1による遺伝子発現調節機構 (2015)
  • Author(s): 杉田 愛、柳澤奈月、和仁翔太郎、田淵圭章、大熊芳明、廣瀬 豊
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第127回例会
  • Place of Presentation: 富山大学医薬系臨床講義室（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-09-01
• [Presentation] 基本転写因子TFIIEとTFIIBによる転写開始の制御機構 (2015)
  • Author(s): 中村考秀、田中亜紀、廣瀬豊、大熊芳明
  • Organizer: フォーラム富山「創薬」
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] Ssu72はRNAポリメラーゼIIにより転写されるRNAの3’末端形成を制御する (2015)
  • Author(s): 和仁翔太郎、藤原洋介、山本真也、大熊芳明、廣瀬豊
  • Organizer: フォーラム富山「創薬」
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] メディエーター複合体と転写因子BRD4との機能的関連性の検討 (2015)
  • Author(s): 林 裕人、田中亜紀、廣瀬 豊、大熊芳明
  • Organizer: 第33回日本生化学会北陸支部会
  • Place of Presentation: 富山大学医薬系臨床講義室（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-05-18
• [Presentation] 基本転写因子TFIIEによる転写開始と伸長の制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 郭 丹慧、保田幸子、廣瀬 豊、田中亜紀、今中常雄、大熊芳明
  • Organizer: 第33回日本生化学会北陸支部会
  • Place of Presentation: 富山大学医薬系臨床講義室（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-05-18
• [Presentation] Crosstalks between transcription and chromain regulation by two CDK subunits of the Mediator complexes and their interacting proteins. (2013)
  • Author(s): Ohkuma Y., Tsutsui T., Fukasawa R., Yamasaki, M., Tanaka A.
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会ワークショップ1PW2 “Active Crosstalks between Transcription and Chromatin Regulation by Various Proteins and RNAs”
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [Presentation] 基本転写因子TFIIEαのwinged helix領域は初期の転写を制御する (2013)
  • Author(s): 田中亜紀， 小林聡子， 大熊芳明
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [Presentation] ヒトメディエーターサブユニットhMed18の転写抑制機構の解明 (2013)
  • Author(s): 熊藤将之， 梅村啓靖， 深澤力也， 大熊芳明
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [Presentation] 基本転写因子TFIIEとクロマチン構造変換複合体による転写制御機構 (2013)
  • Author(s): 山田佑里香， 田中亜紀， 小林聡子， 大熊芳明
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [Presentation] リン酸化CTD結合因子PCIF1による遺伝子発現調節機構 (2013)
  • Author(s): 廣瀬豊， 柳澤奈月， 石黒尋保， 岩本悠， 田淵圭章， 大熊芳明
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2013-12-03
• [Presentation] メディエーター複合体による転写とクロマチン構造の協調的制御 (2013)
  • Author(s): 大熊芳明
  • Organizer: 第384回つくば分子生命科学セミナー
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2013-11-18
  • Invited
• [Presentation] ヒトメディエーターサブユニットhMed18の転写抑制機構の解明 (2013)
  • Author(s): 熊藤将之， 梅村啓靖， 古元 義， 深澤力也， 大熊芳明
  • Organizer: 第12回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2013
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-14
• [Presentation] 転写メディエーター複合体の機能の要であるMED15サブユニットの解析 (2013)
  • Author(s): 菊地裕子， 若本瑞穂， 西谷紗織， 深澤力也， 田中亜紀， 大熊芳明
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [Presentation] リン酸化CTD結合因子PCIF1による遺伝子発現調節機構 (2013)
  • Author(s): 柳澤奈月， 石黒尋保， 廣瀬豊， 和仁翔太郎， 岩本悠， 田淵圭章， 大熊芳明
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [Presentation] 脊椎動物Ssu72はRNAポリメラーゼⅡによって転写されるRNAの3’末端形成を制御する (2013)
  • Author(s): 藤原洋介， 和仁翔太郎， 山本真也， 廣瀬 豊， 大熊芳明
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [Presentation] Association of the winged helix motif of TFIIEα with either TFIIEβ or TFIIB distinguishes its function between transcription initiation and the transition from initiation to elongation. (2013)
  • Author(s): Ohkuma Y., Yamada Y., Akimoto Y., Hirose Y., Tanaka A.
  • Organizer: The 2013 CSH Meeting on Mechanisms of Eukaryotic Transcription
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory ニューヨーク（アメリカ）
  • Year and Date: 2013-08-27 – 2013-08-31
• [Presentation] Mediator CDK subunits have role in regulating developmental genes cooperatively with chromatin regulators during differentiation. (2013)
  • Author(s): Fukasawa R., Tsutsui T., and Ohkuma Y.
  • Organizer: The 2013 CSH Meeting on Mechanisms of Eukaryotic Transcription
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory ニューヨーク（アメリカ）
  • Year and Date: 2013-08-27 – 2013-08-31
• [Presentation] 脊椎動物Ssu72はRNAポリメラーゼIIによって転写されるRNAの3’末端形成を制御する (2013)
  • Author(s): 和仁翔太郎， 藤原洋介， 山本真也， 大熊芳明， 廣瀬 豊
  • Organizer: 第15回日本RNA学会
  • Place of Presentation: 愛媛県民文化会館
  • Year and Date: 2013-07-24 – 2013-07-26
• [Presentation] メディエーター複合体が中核となるクロマチン構造変換の協調的制御機構の解明 (2013)
  • Author(s): 大熊芳明
  • Organizer: 新学術領域研究「ゲノム普遍的制御」平成25年度領域会議
  • Place of Presentation: グランドエクシブ鳴門
  • Year and Date: 2013-05-08 – 2013-05-09
• [Presentation] 転写開始複合体による転写制御機構 (2013)
  • Author(s): 大熊芳明
  • Organizer: 徳島大学遺伝子発現特別講演会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-05-07
  • Invited