2019 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Mechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance |
|---|
| Project/Area Number |
19H05745
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
古関 明彦 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (40225446)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 高帆 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 上級研究員 (40384862)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| Keywords | ポリコム群 / クロマチン複製 / DNA複製 / DNAメチル化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ポリコム群による抑制が、分裂後の細胞へ伝達されるメカニズムは今も未知である。ポリコム群のひとつEPCが、DNA複製メカニズムとカップルし、DNA メチル化維持、複製後ヌクレオソーム再構築メカニズムとリンクすることを見出し、この問題解決へのひとつの入り口を与えた。一方、DNA複製とカップルするDNAメチル化維持メカニズムとポリコム群による抑制がリンクすることも明らかにしてきた。本研究では、DNA メチル化維持メカニズムとポリコム群の再構築過程はどのように機能的にリンクするのか？、及び、ヌクレオソーム再構築メカニズムとポリコム群再構築過程の間の機能的にリンクするのか？という問いに挑戦する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
哺乳類ポリコム群であるEPC１/2は、いわゆるPRC1にもPRC2にも含まれないオーファンポリコムとして位置づけられている。最初に、EPC１/2が構成する複合体を免疫沈降と質量分析解析によって明らかにした。NuA4複合体、INO80複合体、コヒーシン複合体などとつよく結合する他、DNA複製フォークの構成要素とも結合することが明らかになった。さらに、免疫染色により核内局在を調べると、DNA複製フォークに強く局在することが見出された。EPC１/2を二重に欠損するES細胞（EPC１/2-dKO ES細胞）を作成して、その機能発現メカニズムを解析した。EPC１/2-dKO状態を薬剤依存的に誘導するとES細胞は増殖が顕著に遅くなり、G２M期→G1期の移行が障害されること、複製フォークの進行が遅くなり結果としてS期の細胞が顕著に減少することを見出した。 DNA複製フォークにおいて、EPC１/2がどの様に作用するかを明らかにするために、野生型とEPC１/2-dKO ES細胞を用いて、新生クロマチンを捕獲し質量分析を行った。UHRF1などのエピジェネティック因子、ヒストンシャペロンなど複製フォークへの結合が低下していることが明らかになった。それに伴い、複製後のヌクレオソーム形成の低下、DNAメチル化の低下が観察された。それにリンクして、セントロメア近傍のヘテロクロマチン形成が障害され、染色体分配に以上が生じることを見出した。DNAメチル化低下やヘテロクロマチンタンパク群の低下、ヌクレオソーム形成などの異常により、セントロメア機能が障害され、G２M期→G1期の移行障害がおこると考えられた。EPC１/2は、複製フォークで作用し、クロマチン複製に寄与するメカニズムであることが示された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
EPC１/2が、クロマチン複製に必須の因子であることは明らかになったが、これらがどのようにポリコム群機能の制御に寄与するのかは未知である。この埋められていないギャップに当てはまる候補として、DNMT1/NP95 (UHRF1)を見出してきた。これらは、複製フォークに結合し、DNAメチル化の維持に寄与するタンパク複合体として同定してきたものだが、同時にヒストンにリンクする様々なクロマチン制御に寄与することも見出してきた。実際、EPC１/2の欠損により、DNMT1/UHRF1の複製フォークへのリクルートメントは大きく損なわれる。また、DNMT1の欠損により、ポリコム群の標的遺伝子群への結合も大きく損なわれることを見出してきた。今後、DNMT1/UHRF1の複製フォークが、ポリコム群に作用するメカニズムを中心に解析を進めていく。
|
