セントロメア構成因子によるクロマチンネットワークの解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Functions of non-coding DNA region for genome integrity
• Project/Area Number: 23114008
• Research Institution: Kazusa DNA Research Institute
• Principal Investigator: 舛本 寛 公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究部, 室長 (70229384)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 非コードDNA / サテライトDNA / セントロメア / ヘテロクロマチン / CENP-A / ヒストンアセチル化酵素 / CENP-B / Suv39h1

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、多様なゲノム機能が非コードDNAを介して如何に連係しながら維持・制御されているかについて明らかにすることを目指した。具体的には、ヒト人工染色体を用いて染色体機能を構成的につくり出し、セントロメアと染色体諸機能との連係を統御するクロマチンネットワークの機構解明を目指して以下の研究を進めた。1. セントロメア機能構成因子の集合メカニズム： CENP-Bはセントロメア機能集合の指標であるCENP-Aと直接相互作用し、CENP-Aクロマチンを反復DNA上に安定化することを証明した（Fujita, Otake et al, 2015）。CENP-Aクロマチンの新規集合に関わるMis18複合体と相互作用するヒストンアセチル化酵素（KAT7）を同定した。KAT7の遺伝子破壊細胞ではセントロメアのCENP-A集合量が半減すること、KAT7の下流でリモデリング因子のRSF1が集合し、CENP-A集合と連動してヒストン交換反応が起ることを明らかにした（Ohzeki et al, 2016）。2. 構成的手法によるクロマチンネットワーク解析：人工染色体を用いて、セントロメア機能集合に関る因子とDNA複製や転写、損傷修復に関る因子との連係するクロマチンネットワークの解析を進め、転写や複製と共通するクロマチンオープン化に関るヒストン修飾酵素（HATs：MYSTs, P300, PCAF）やこれを抑制するヘテロクロマチン化修飾酵素（Suv39h1、HDACs）がセントロメア形成維持に対してもそれぞれ促進／抑制に関っていることを明らかにした (Shono et al, 2015) 。3. ネットワークのかく乱が引き起こす影響の解明：クロマチンネットワークをかく乱させた場合、染色体分配へ及ぼす影響について解析した。上記KAT7の遺伝子破壊株では細胞分裂時の染色体分配に不安定化を引き起こし，さらにヘテロクロマチン化を増強するH3K9me3化酵素Suv39h1の過剰発現では不安定化がより顕著になることを明らかにした（Ohzeki et al, 2016）。

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] NIH, NCI(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: NIH, NCI
• [Int'l Joint Research] エジンバラ大学(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: エジンバラ大学
• [Journal Article] KAT7/HBO1/MYST2 regulates CENP-A chromatin assembly by antagonizing Suv39h1-mediated centromere inactivation. (2016)
  • Author(s): Ohzeki, J., Shono, N., Otake, K., Martins, N.M.C., Kugou, K., Kimura, H., Nagase, T., Larionov, V., Earnshaw, W.C., *Masumoto, H.
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CENP-B box, a nucleotide motif involved in centromere formation, occurs in a New World monkey. (2016)
  • Author(s): Suntronpong, A., Kugou, K., Masumoto, H., Srikulnath, K., Ohshima, K., Hirai, K. and *Koga, A.
  • Journal Title: Biology Letters Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1098/rsbl.2015.0817
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of a novel HAC-based "gain of signal" quantitative assay for measuring chromosome instability (CIN) in cancer cells. (2016)
  • Author(s): Kim JH, Lee HS, Lee NC, Goncharov NV, Kumeiko V, Masumoto H, Earnshaw WC, Kouprina N, Larionov V.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 7 Pages: 14841-14856
  • DOI: 10.18632/oncotarget.7854.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Epigenetic engineering shows that a human centromere resists silencing mediated by H3K27me3/K9me3. (2016)
  • Author(s): Martins NMC, Bergmann JH, Shono N, Kimura H, Larionov V, Masumoto H and Earnshaw WC.
  • Journal Title: Mol Biol Cell Volume: 27 Pages: 177-196
  • DOI: 10.1091/mbc.E15-08-0605.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CENP-C and CENP-I are key connecting factors for kinetochore and CENP-A assembly. (2015)
  • Author(s): Shono N, Ohzeki J, Otake K, Martins NMC, Nagase T, Kimura H, Larionov V, Earnshaw WC, Masumoto H.
  • Journal Title: J Cell Sci. Volume: 128 Pages: 4572-4587
  • DOI: 10.1242/jcs.180786
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stable complex formation of CENP-B with the CENP-A nucleosome (2015)
  • Author(s): Fujita R#, Otake K#, Arimura Y, Horikoshi N, Miya Y, Shiga T, Osakabe A, Tachiwana H, Ohzeki J, Larionov V, Masumoto H*, and Kurumizaka H*
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 43 Pages: 4949-4922
  • DOI: 10.1093/nar/gkv405
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Generation of a conditionally self-eliminating HAC gene delivery vector through incorporation of a tTAVP64 expression cassette. (2015)
  • Author(s): Kononenko A, Lee NC, Liskovykh M, Masumoto H, Earnshaw WC, Larionov V, Kouprina N.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 43 Pages: e57
  • DOI: 10.1093/nar/gkv124
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] セントロメアへのCENP-Aとヘテロクロマチンの集合機構 (2016)
  • Author(s): 舛本寛、大関淳一郎、庄野暢晃、大竹興一郎、久郷和人、岡崎孝映
  • Organizer: 第33回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 松島一の坊、宮城
  • Year and Date: 2016-01-12 – 2016-01-14
• [Presentation] セントロメアへのCENP-Aクロマチンとヘテロクロマチンの集合機構 (2015)
  • Author(s): 舛本寛
  • Organizer: 高等研プロジェクト第3回「クロマチン・デコーディング」研究会
  • Place of Presentation: 国際高等研、木津川
  • Year and Date: 2015-12-19 – 2015-12-20
  • Invited
• [Presentation] 合成Alphoid DNAとtetO/tetR tethering sysytemを利用したCENP-B相互作用因子の探索と機能解析 (2015)
  • Author(s): 大竹興一郎、大関淳一郎、長瀬隆弘、山川央、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-03 – 2015-12-03
• [Presentation] A M18BP1 binding protein HDP1 (HAT Domain Protein 1) positively regulates CENP-A assembly and antagonizes Suv39h1-mediated centromere inactivation. (2015)
  • Author(s): Ohzeki J、Shono N, Otake K, Kugou K, Kimura H, Nagase T, Larionov V, Earnshaw WC, Masumoto H
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [Presentation] 合成セントロメアDNAとtetO/tetRテザリングシステムを用いたセントロメアクロマチン集合機構の解明 (2015)
  • Author(s): 庄野暢晃、大関淳一郎、大竹興一郎、Martins NMC、長瀬隆弘、木村宏、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [Presentation] 合成アルフォイドDNAによるヒト人工染色体作製：CENP-Aクロマチンとヘテロクロマチンの個別制御 (2015)
  • Author(s): 岡崎孝映、山田和子、大竹興一郎、庄野暢晃、久郷和人、大関淳一郎、Larinov V、Earnshaw WC、舛本寛
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [Presentation] ChIP-seq法を用いたセントロメアタンパク質CENP-BとCENP-Aのヒト染色体上の分布の比較解析 (2015)
  • Author(s): 久郷和人、大関淳一郎、中戸隆一郎、白髭克彦、舛本寛
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [Presentation] A Human Artificial Chromosome: a powerful tool for investigating the centromere/kinetochore assembly and a gene delivery vector. (2015)
  • Author(s): Masumoto H
  • Organizer: The Future of Biomedicine 2015 conference
  • Place of Presentation: Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] DOJIN BIOSCIENCEシリーズ23「ゲノムを司るインターメア」、p69-85、（小林武彦編集） (2015)
  • Author(s): 大関淳一郎、舛本寛
  • Total Pages: 17
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] セントロメアの構造形成に関わる、新たな進化的発見が得られました。
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0509_03.html
• [Remarks] ヒト人工染色体（HAC）を用いて染色体の不安定化をスクリーニングする新たな方法を考案しました。
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0509_02.html
• [Remarks] セントロメア構造の形成維持機構に関する、新たな知見が得られました
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0509.html
• [Remarks] 染色体分配に関わるセントロメア・キネトコアの構造とこれを維持する機構をつなぐ、新たな知見・・
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2015/1111.html
• [Remarks] セントロメア構造の安定維持機構に関する、新たな知見が得られました。
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2015/0507_02.html