Study of transcriptional cycle regulation via in vitro reconstitution

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
• Project/Area Number: 24118003
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 伊藤 敬 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (90306275)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 広瀬 豊 富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 准教授 (00218851)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2017-03-31
• Keywords: ヒストン / 癌化 / メディエーター複合体 / 転写開始複合体

Outline of Annual Research Achievements

平成２８年度はヒストンH2AのC末端リン酸化と癌化に関する研究を継続して行い成果を発表した。ヒストンリン酸化酵素であるVRK1をノックダウンするとCyclinD1を含む種々の遺伝子発現が低下し癌細胞増殖も低下する。癌遺伝子と考えられているCyclinD1に着目し、CyclinD1の遺伝子発現を調節するプロモーター領域ではVRK1の局在とヒストンH2AのC末端リン酸化の関係を明らかにした。さらにヒストンH2AのC末端リン酸化の癌化への役割を明らかにするため、ヒストンH２AThr120をリン酸化トレオニンの模倣であるアスパラギン酸で置換し NIH3T3に導入し効果を調べた。リン酸化を模倣した変異ヒストンの発現はNIHH3T3を悪性転化トランスフォームすることを明らかにした。この結果はヒストン修飾酵素の異常がヒストンH2Aを高リン酸化されることにより癌化を引き起こすエピジェネティックなメカニズムを証明したものである(Aihara et al, Mol Cell, 2017)。
研究分担者の大熊らは、真核生物の転写サイクルの転写開始から伸長段階までの転写とクロマチン構造を制御し、細胞分化や増殖に関わるメディエーター複合体(メディエーター)と、RNAポリメラーゼIIに正確で効率的な転写開始と開始から伸長への移行を行わせる基本転写因子TFIIEを中心に研究を進めた。その結果、自然免疫に関わるTLR9活性化の際にメディエーターが重要な役割を果たすこと(Yamamoto et al., Genes Cells, 2017)、基本転写因子TFIIEの結晶構造を決定し、その２つのサブユニットが直列に結合した構造をしていることを明らかにした(Mita et al., J. Mol. Biol., 2016)。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] UT Southwestern(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: UT Southwestern
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 1
• [Journal Article] Mediator cyclin-dependent kinases upregulate transcription of inflammatory genes in cooperation with NF-κB and C/EBPβ on stimulation of Toll-like receptor 9. (2017)
  • Author(s): Yamamoto, S., Hagihara, T., Horiuchi, Y., Okui, A., Wani, S., Yoshida, T., Inoue, T., Tanaka, A., Ito, T., Hirose, Y., and Ohkuma, Y.
  • Journal Title: GENES TO CELLS Volume: 22 Pages: 265-276
  • DOI: 10.1111/gtc.12475.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Histone H2A T120 phosphorylation promotes oncogenic transformation via upregulation of cyclin D1. (2016)
  • Author(s): Aihara H, Nakagawa T, Mizusaki H, Yoneda M, Kato M, Doiguchi M, Imamura Y, Higashi M, Ikura T, Hayashi T, Kodama Y, Oki M, Nakayama T, Cheung E, Abratani H, Takayama K, Koseki H, Inoue S, Takeshima Y, Ito T.
  • Journal Title: Mol Cell Volume: 63 Pages: 176-188
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2016.09.012
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SMARCAD1 is an ATP-dependent stimulator of nucleosomal H2A acetylation via CBP, resulting in transcriptional regulation. (2016)
  • Author(s): Doiguchi M, Nakagawa T, Imamura Y, Yoneda M, Higashi M, Kubota K, Yamashita S, Asahara H, Iida M, Fujii S, Ikura T, Liu Z, Nandu T, Kraus W. L., Ueda H, Ito T.
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 6 Pages: 20179
  • DOI: 10.1038/srep20179
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal Structure of Human General Transcription Factor TFIIE at Atomic Resolution (2016)
  • Author(s): Miwa, K., Kojima, R., Obita, T., Ohkuma, Y., Tamura, Y., and Mizuguchi, M.
  • Journal Title: JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY Volume: 428 Pages: 4258-4266
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.09.008.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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., and Hirose, Y.
  • Journal Title: JOURNAL OF BIOCHEMISTRY Volume: 160 Pages: 111～120
  • DOI: 10.1093/jb/mvw018.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ヒストン H２ A T１２０のリン酸化はサイクリン D１発現促進により癌化を引き起こす (2016)
  • Author(s): 伊藤 敬
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Dynamic Switch Mechanism of RNA Polymerase II by General Transcription Factor TFIIE from Transcription Initiation to the Transition Step from Initiation to Elongation (2016)
  • Author(s): Yoshiaki Ohkuma, Takahide Nakamura, Yusuke Akimoto, Mizuki Fukuoka, Kumiko Sogawa, Yutaka Hirose, Aki Tanaka
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [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 (2016)
  • Author(s): 中村 考秀、田中 亜紀、福岡 瑞希、廣瀬 豊、大熊 芳明
  • Organizer: 第３９回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] リン酸化CTD結合因子PCIF1による遺伝子発現調節機構 (2016)
  • Author(s): 杉田愛、柳澤奈月、石黒尋保、田渕圭章、大熊芳明、廣瀬豊
  • Organizer: 第３９回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] ヒトメディエーター複合体Kinaseモジュール構成サブユニットCDK8/19の新規結合因子の同定 (2016)
  • Author(s): 藤田智陽、安倍光姫、山崎愛実、深澤力也、廣瀬豊、大熊芳明
  • Organizer: 第３９回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] メディエーター複合体と神経細胞分化の関係 (2016)
  • Author(s): 林 裕人、深澤力也、田中亜紀、廣瀬 豊、大熊芳明
  • Organizer: 第89回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Book] 実験医学別冊「遺伝子制御の新たな主役 栄養シグナル」４．エネルギー代謝とメディエーター複合体２０１６231 (110-118) (2016)
  • Author(s): 大熊 芳明（分担執筆）
  • Total Pages: 231 (110-118)
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] 癌化のエピジェネティクス
  • URL: http://www.med.nagasaki-u.ac.jp/biochem/research03.html