へテロクロマチン結合複合体によるゲノム安定性の動的制御

• Project Area: Dynamic chromatin structure and function
• Project/Area Number: 26116501
• 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: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 耕三 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00304452)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 細胞・組織 / DNA損傷応答 / へテロクロマチン / 染色体分配 / 癌

Outline of Annual Research Achievements

ヘテロクロマチン形成はクロマチン動構造制御の重要な一翼を担っており、これにはHP1(heterochromatin protein 1)が関与している。HP1は研究代表者らが同定した新規分子CAMP(EMBO J, 2011)およびDNA損傷応答に関連するRev7と複合体を形成して機能することが示唆されている。そこで本研究では、クロマチン構造変化とDNA損傷応答、染色体分配の関連について解析し、CAMP, REV7, HP1 からなる複合体(CRH複合体と呼ぶ)がこれらの機能を統合している可能性を検討することを目的とする。H26年度には、CAMP, Rev7, HP1がそれぞれDNA損傷応答と染色体分配に関与することが明らかになった。またCAMPノックアウトマウスを作成したところ、出生直後に死亡することがわかった。これらの結果をふまえ、H27年度には以下のような成果が得られた。
1. 培養細胞でのCRH複合体の機能解析　C端側のZnフィンガー領域が、CAMPのヘテロクロマチン領域への局在に必要であることがわかった。
2. CRH複合体の生化学的解析　精製したCAMP, REV7, HP1の結合を解析したところ、CAMPのWK領域とREV7がstoichiometricに結合することが明らかになった。またCAMPがC端側のZnフィンガー領域でHP1と結合することがわかった。
3. CAMPの神経系での機能についての解析　フランス、イギリス、アメリカの研究者との共同研究により、小児の重度発達障害でCAMPの変異が見られることがわかった（Hum Mutat, 2016）。このCAMPの変異は、いずれもC端側のZnフィンガー領域を欠く変異タンパク質を出現させる。解析の結果、このような変異タンパク質は細胞内局在の異常を示し、同じく発達障害で変異が認められるPOGZとの結合ができないことがわかった。現在CAMPノックアウトマウスでの神経系の異常を解析している。

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] CHU Nantes/CHU Angers/CHRU Brest(フランス)
• [Int'l Joint Research] Baylor College of Medicine/SUNY Upstate Medical University(米国)
• [Int'l Joint Research] NHS Greater Glasgow and Clyde/University Hospital of Wales/Newcastle upon Tyne Hospitals(英国)
• [Int'l Joint Research] University of Malaya(マレーシア)
• [Int'l Joint Research] Rajiv Gandhi Technical University(インド)
• [Journal Article] De Novo Truncating Mutations in the kinetochore-microtubules attachment gene CHAMP1 Cause Syndromic Intellectual Disability. (2016)
  • Author(s): Isidor, B, Kury, S, Rosenfeld, J, A, Besnard, T, (28 authors), Iemura, K, Ikeda, M, Tanaka, K, Bezieau, S.
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 37 Issue: 4 Pages: 354-358
  • DOI: 10.1002/humu.22952
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Targeting of tubulin polymerization and induction of mitotic blockage by Methyl 2-(5-fluoro-2-hydroxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazole-5-carboxylate (MBIC) in human cervical cancer HeLa cell. (2016)
  • Author(s): Hasanpourghadi, M, Karthikeyan, C, Pandurangan, A, K, Looi, C, Y, Trivedi, P, Kobayashi, K, Tanaka, K, Wong W, F, Mustafa, M, R.
  • Journal Title: J Exp Clin Cancer Res Volume: 35 Issue: 1 Pages: 38-38
  • DOI: 10.1186/s13046-016-0332-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phosphoproteomic analysis of human mitotic chromosomes identified a chromokinesin KIF4A. (2016)
  • Author(s): Takahashi, M, Tanaka, K, Wakai, T, Hirota, T.
  • Journal Title: Biomed Res Volume: 37
  • NAID: 130005147428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel anti-microtubule agent with carbazole and benzohydrazide structures suppresses tumor cell growth in vivo (2015)
  • Author(s): M. Ohira, Y. Iwasaki, C. Tanaka, M. Kuroki, N. Matsuo, T. Kitamura, M. Yukuhiro, H. Morimoto, N. Pang, B. Liu, T. Kiyono, M. Amemiya, K. Tanaka, K. Yoshida, N. Sugimoto, T. Ohshima, M. Fujita
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects Volume: 1850 Issue: 9 Pages: 1676-1684
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2015.04.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CLIP-170 tethers kinetochores to microtubule plus ends against poleward force by dynein for stable kinetochore-microtubule attachment. (2015)
  • Author(s): Amin, M, A, Kobayashi, K, and Tanaka, K.
  • Journal Title: FEBS Lett Volume: 589 Issue: 19PartB Pages: 2739-2746
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.07.036
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 特集 染色体安定性制御と疾患 総論 染色体不安定性の病態生理. (2015)
  • Author(s): 田中耕三
  • Journal Title: 細胞 Volume: 47 Pages: 212-214
• [Journal Article] Chromokinesin Kid and kinetochore kinesin CENP-E differentially support congression without end-on attachment to microtubules (2015)
  • Author(s): 家村顕自、田中耕三
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6447-6447
  • DOI: 10.1038/ncomms7447
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CLIP-170 is required to recruit PLK1 to kinetochores during early mitosis for chromosome alignment (2014)
  • Author(s): M.A.Amin、伊藤剛、家村顕自、池田真教、田中耕三
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 127 Pages: 2818-2824
  • DOI: 10.1242/jcs.150755
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Defective chromosome dynamics as a cause of chromosomal instability in cancer (2016)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: International Conference of the Korean Society for Molecular and Cellular Biology (KSMCB) 2016
  • Place of Presentation: ソウル（韓国）
  • Year and Date: 2016-10-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 効率的な染色体整列の異常による染色体不安定性の出現 (2016)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市・愛知県）
  • Year and Date: 2016-10-06
• [Presentation] M期キナーゼPlk1による紡錘体チェックポイント制御機構の解明 (2016)
  • Author(s): 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 松島一の坊（松島町・宮城県）
  • Year and Date: 2016-01-12
• [Presentation] 効率的な染色体整列の染色体安定性への関与 (2016)
  • Author(s): 國安絹枝, 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 松島一の坊（松島町・宮城県）
  • Year and Date: 2016-01-12
• [Presentation] 赤道面に整列した染色体でのキネトコア-微小管結合修正におけるAurora Aの役割 (2016)
  • Author(s): 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 松島一の坊（松島町・宮城県）
  • Year and Date: 2016-01-12
• [Presentation] 天然変性ハブCAMPの機能と疾患・創薬との関連 (2016)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: よこはまNMR研究会第54回ワークショップ
  • Place of Presentation: 理化学研究所横浜事業所（横浜市・神奈川県）
  • Year and Date: 2016-01-08
  • Invited
• [Presentation] ゲノム安定性を司る紡錘体チェックポイントの新規分子機構の解明 (2015)
  • Author(s): 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市・兵庫）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 効率的な染色体整列の染色体安定性への関与 (2015)
  • Author(s): 國安絹枝, 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市・兵庫）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 効率的な染色体整列の異常による染色体不安定性の出現 (2015)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市・愛知県）
  • Year and Date: 2015-10-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 効率的な染色体整列の染色体安定性への関与 (2015)
  • Author(s): 小林絹枝, 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 平成27年度がん若手研究者ワークショップ
  • Place of Presentation: 蓼科グランドホテル滝の湯（茅野市・長野県）
  • Year and Date: 2015-09-02
• [Presentation] Role of Kid and CENP-E on Efficient Chromosome Alignment (2015)
  • Author(s): Kenji Iemura, Kozo Tanaka
  • Organizer: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（淡路市・兵庫県）
  • Year and Date: 2015-08-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of Kid and CENP-E on efficient chromosome alignment (2015)
  • Author(s): Kenji Iemura, Kozo Tanaka
  • Organizer: 第10回研究所ネットワ－ク国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部学友会館（札幌市・北海道）
  • Year and Date: 2015-07-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 効率的な染色体整列におけるKid及びCENP-Eの機能解析 (2015)
  • Author(s): 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（江戸川区・東京都）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 染色体不安定性と発がん (2015)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 第9回日本エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 学術総合センター（千代田区・東京都）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] 効率的な染色体整列におけるKid 及びCENP-E の役割 (2015)
  • Author(s): 家村顕自, 田中耕三
  • Organizer: 第81回日本生化学会東北支部例会
  • Place of Presentation: 東北大学片平さくらホール（仙台市・宮城県）
  • Year and Date: 2015-05-09
• [Presentation] へテロクロマチン結合複合体によるゲノム安定性の動的制御 (2015)
  • Author(s): 池田真教, 田中耕三
  • Organizer: 新学術領域研究「動的クロマチン構造と機能」第3回班会議
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（留寿都村・北海道）
  • Year and Date: 2015-05-07
• [Presentation] Chromosomal instability: a road to cancer and aging (2015)
  • Author(s): Kozo Tanaka
  • Organizer: Alfred Benzon Workshop
  • Place of Presentation: コペンハーゲン（デンマーク）
  • Year and Date: 2015-05-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 効率的な染色体整列におけるKid及びCENP-Eの機能解析 (2014)
  • Author(s): 家村顕自、水野夏紀、小林絹枝、田中耕三
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 染色体整列制御分子CAMPは分裂期停止時におけるがん細胞の生存に寄与する (2014)
  • Author(s): 家村顕自、伊藤剛、田中耕三
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 動原体キネシンCENP-EとクロモキネシンKidによる染色体運動の制御 (2014)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 理研シンポジウム 第４回分子モーター討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪）
  • Year and Date: 2014-06-27 – 2014-06-28
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所
  • URL: http://www.idac.tohoku.ac.jp/index.ja.php
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所分子腫瘍学研究分野
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/molonc/index.html
• [Remarks] 田中耕三研究室 Department of Molecular Oncology
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/molonc/index.html
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所 分子腫瘍学研究分野
  • URL: http://www.idac.tohoku.ac.jp/ja/activities/research/molecular_oncology/index.html