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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Molecular mechanisms underlying heterochromatin assembly

Planned Research

Project AreaChromatin potential for gene regulation
Project/Area Number 18H05532
Research InstitutionNational Institute for Basic Biology

Principal Investigator

中山 潤一  基礎生物学研究所, クロマチン制御研究部門, 教授 (60373338)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小布施 力史  大阪大学, 理学研究科, 教授 (00273855)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Keywordsヘテロクロマチン / HP1 / ヒストン修飾 / 転写制御
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヘテロクロマチン構造形成の分子機構の解明を目指し、以下2つの課題を中心に研究を実施した。

【1】HP1によるヘテロクロマチンの制御(中山):ヘテロクロマチン形成におけるHP1のアイソフォームの機能分担を明らかにするため、分裂酵母のSwi6とChp2に着目し解析を進めた。クロマチン分画法において、Chp2はSwi6に比べて強固にクロマチンに結合し、これがChp2特異的な機能に関与していることが示唆されている。本年は、Chp2独自の機能を理解することを目的とし、タンデムアフィニティー法によって新規のChp2相互作用因子の単離を試み、実際にその候補因子を見出した。

【2】増殖・分化のスイッチング過程におけるクロマチンの構造変換(中山・小布施):分裂酵母の胞子形成に関して、昨年度までの研究によって安定的に胞子が得られるようになったので、本年はまず胞子のプロテオミクス解析を行い、栄養増殖細胞と胞子で存在量が変化するクロマチン因子の探索を行った。さらに胞子のクロマチン・ヒストンを濃縮する方法を検討した。ES細胞の分化系に関して、Setdb1と結合する因子として、C末端に保存されたCys-rich領域を持つ新規因子EPを同定した。EPと相同性が高いEPLは未分化なマウスES細胞のみで発現することから、ダブルノックアウトES細胞株を作製し、ヘテロクロマチンへの影響を解析した。また、機能未知のHP1結合タンパク質の解析から、不活性化X染色体に局在する因子HBiX2とHBiX3を見出した。両者はN末とC末に種間で保存されている領域を持つが、既知のドメインやモチーフは存在しない。HBiX2とHBiX3は、それぞれ保存されたC末端でヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)と相互作用することから、ヘテロクロマチン領域の低アセチル化状態の維持に寄与することが考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究項目1では、分裂酵母のHP1のアイソフォームの機能分担の解明を目指し、Chp2と相互作用する新規因子の候補を見出すことができたため。また研究項目2では、単離した分裂酵母の胞子の解析によって、胞子特異的に存在量が変動するクロマチン因子を同定することができ、ES細胞の分化系では、Setdb1と相互作用し未分化細胞特異的に発現する2つの因子EP、EPL、また不活性化X染色体に局在する2つの新規因子HBiX2、HBiX3を見出すことができたため。

Strategy for Future Research Activity

研究項目1では、引き続きChp2相互作用因子の解析を進める。研究項目2の分裂酵母の胞子形成に関しては、さらにヒストン・クロマチンを濃縮する方法を確立し、栄養増殖期と胞子形成の過程におけるヒストン修飾の変化を解析する。ES細胞の分化系に関しては、新たに見出したEP、EPLについて、未分化細胞のヘテロクロマチン形成における役割を検討する。またHBiX2、HBiX3については、不活性化X染色体の形成過程における機能を引き続き解析する。

  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 5 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Karolinska Institutet(スウェーデン)

    • Country Name
      SWEDEN
    • Counterpart Institution
      Karolinska Institutet
  • [Int'l Joint Research] University of Toronto(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      University of Toronto
  • [Int'l Joint Research] University of Aberdeen(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Aberdeen
  • [Journal Article] Subacute cutaneous lupus erythematosus with melanocyte elimination induced by pembrolizumab2020

    • Author(s)
      Mariko Ogawa‐Momohara, Yoshinao Muro, Katsunobu Goto, Chikashi Obuse, Minoru Satoh, Michihiro Kono, Masashi Akiyama
    • Journal Title

      The Journal of Dermatology

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      doi: 10.1111/1346-8138.15316

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chromosome-associated RNA-protein complexes promote pairing of homologous chromosomes during meiosis in Schizosaccharomyces pombe2019

    • Author(s)
      Da-Qiao Ding, Kasumi Okamasa, Yuki Katou, Eriko Oya, Jun-ichi Nakayama, Yuji Chikashige, Katsuhiko Shirahige, Tokuko Haraguchi, Yasushi Hiraoka
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Pages: 5598

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13609-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] H3K14 ubiquitylation promotes H3K9 methylation for heterochromatin assembly2019

    • Author(s)
      Eriko Oya, Reiko Nakagawa, Yuriko Yoshimura, Mayo Tanaka, Gohei Nishibuchi, Shinichi Machida, Atsuko Shirai, Karl Ekwall, Hitoshi Kurumizaka, Hideaki Tagami, Jun‐ichi Nakayama
    • Journal Title

      EMBO reports

      Volume: 20 Pages: e48111

    • DOI

      10.15252/embr.201948111

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] KDM2A-dependent reduction of rRNA transcription on glucose starvation requires HP1 in cells, including triple-negative breast cancer cells2019

    • Author(s)
      Kengo Okamoto, Yuji Tanaka, Sachiko Ogasawara, Chikashi Obuse, Jun-ichi Nakayama, Hirohisa Yano, Makoto Tsuneoka
    • Journal Title

      Oncotarget

      Volume: 10 Pages: 4743-4760

    • DOI

      10.18632/oncotarget.27092

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Leo1 is essential for the dynamic regulation of heterochromatin and gene expression during cellular quiescence2019

    • Author(s)
      Eriko Oya, Mickael Durand-Dubief, Adiel Cohen, Vladimir Maksimov, Catherine Schurra, Jun-ichi Nakayama, Ronit Weisman, Benoit Arcangioli, Karl Ekwall
    • Journal Title

      Epigenetics & Chromatin

      Volume: 12 Pages: 45

    • DOI

      10.1186/s13072-019-0292-7

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Do the charges matter?-balancing the charges of the chromodomain proteins on the nucleosome2019

    • Author(s)
      Kyoko Hiragami-Hamada, Jun-ichi Nakayama
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 165 Pages: 455~458

    • DOI

      10.1093/jb/mvz004

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mitotic phosphorylation of HP1α regulates its cell cycle-dependent chromatin binding2019

    • Author(s)
      Gohei Nishibuchi, Shinichi Machida, Reiko Nakagawa, Yuriko Yoshimura, Kyoko Hiragami-Hamada, Yusuke Abe, Hitoshi Kurumizaka, Hideaki Tagami, Jun-ichi Nakayama
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 165 Pages: 433~446

    • DOI

      10.1093/jb/mvy117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Asymmetrical localization of Nup107-160 subcomplex components within the nuclear pore complex in fission yeast2019

    • Author(s)
      Haruhiko Asakawa, Tomoko Kojidani, Hui-Ju Yang, Chizuru Ohtsuki, Hiroko Osakada, Atsushi Matsuda, Masaaki Iwamoto, Yuji Chikashige, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 15 Pages: e1008061

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1008061

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] HP1のリン酸化はヌクレオソームの結合特異性を制御する2019

    • Author(s)
      西淵剛平、川口隆之、田中万葉、沖昌也、田上英明、中山潤一
    • Organizer
      日本プロテオーム学会2019年大会・第70回日本電気泳動学会総会
    • Invited
  • [Presentation] 分裂酵母のヘテロクロマチンを制御するヒストン修飾のクロストーク2019

    • Author(s)
      大屋恵梨子、中川れい子、吉村ゆり子、田中万葉、西淵剛平、町田晋一、胡桃坂仁志、田上英明、中山潤一
    • Organizer
      日本遺伝学会第91回大会
    • Invited
  • [Presentation] マウスES細胞分化および初期胚発生過程における1細胞全ゲノムDNA複製タイミング解析2019

    • Author(s)
      高橋沙央里、三浦尚、 柴田隆豊、長尾恒治、小布施力史、竹林慎一郎、平谷伊智朗
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Elucidation of the molecular basis of heterochromatin body formation2019

    • Author(s)
      Chikashi Obuse
    • Organizer
      Chromosome Dynamics 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヘテロクロマチン構造形成に関わるヒストン修飾酵素複合体の機能解析2019

    • Author(s)
      蜂須賀亜紀、沖昌也、中山潤一
    • Organizer
      日本遺伝学会第91回大会
  • [Presentation] 分裂酵母JmjCタンパク質Epe1によるゲノムワイドなヘテロクロマチン分布の制御2019

    • Author(s)
      反田真登、石崎裕章、海東亘、島田篤、中山潤一、村上洋太
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] PI3K複合体のエンドソーム局在化を介して依存性エンドサイトーシスを制御する2019

    • Author(s)
      天野麻穂、藤岡容一朗、佐藤絢、堀内浩水、吉田藍子、笹島仁、小布施力史、大場雄介
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] マウス初期胚特異的なセントロメア構造およひ機能の分子機序の解明2019

    • Author(s)
      谷口稜弥、波多野裕、山崎大賀、舛本寛、小布施力史、山縣一夫
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会

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Published: 2021-01-27  

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