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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Operation of nuclear actin filaments and its application to the analysis of gene reprogramming mechanisms

Research Project

Project/Area Number 15K14706
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

原田 昌彦  東北大学, 農学研究科, 准教授 (70218642)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsアクチンファミリー / エピジェネティクス / クロマチン / 細胞核
Outline of Annual Research Achievements

真核生物の遺伝子の機能は、クロマチンの構造およびその核内での空間配置によって制御されている。これまでに、細胞の遺伝子初期化による分化多能性獲得の過程で、核内にアクチン繊維(F-アクチン)が形成されることが観察されている。我々は、核内アクチン繊維を人為的に形成することによって、核内アクチン繊維がエピジェネティクスの制御に関与することを見出した。また、核内のアクチン繊維が、OCT4などの初期化因子の発現制御に関与することも示している。本研究では、核内アクチン繊維の形成を、アクチン結合タンパク質やアクチン結合ペプチドの用いて調節することで、エピジェネティクスを人為的に制御することを目的とした。目的タンパク質に高親和結合する二重環状ペプチド(bicyclic peptide)に注目し、G-actinおよびF-actinに特異的に結合するペプチドのスクリーニングを行った。その結果、性質の異なる複数の二重環状ペプチドを得ることができた。これらの二重環状ペプチドの結合特性をin vitroの実験系で検証すると共に、これらを生細胞内に導入することでアクチン機能への影響を解析した。その結果、これらの二重環状ペプチドのうちのいくつかが、細胞質および細胞核においてアクチン機能を阻害することが示された。この結果は、二重環状ペプチドを用いて、細胞内および細胞核内のアクチン機能を制御できる可能性を示すものであり、今後さらにこの二重環状ペプチドによるエピジェネティクスの人為制御に向けた解析を続ける予定である。

  • Research Products

    (37 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results,  Invited: 5 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Ludwig-Maximilians-University Munchen(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Ludwig-Maximilians-University Munchen
  • [Int'l Joint Research] Friedrich Miescher Institute(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Friedrich Miescher Institute
  • [Int'l Joint Research] Institute of Molecular Genetics(チェコ)

    • Country Name
      CZECH
    • Counterpart Institution
      Institute of Molecular Genetics
  • [Int'l Joint Research] Wageningen University(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      Wageningen University
  • [Journal Article] SUMO modification system facilitates the exchange of histone variant H2A.Z-2 at DNA damage sites2017

    • Author(s)
      Fukuto Atsuhiko、Ikura Masae、Ikura Tsuyoshi、Sun Jiying、Horikoshi Yasunori、Shima Hiroki、Igarashi Kazuhiko、Kusakabe Masayuki、Harata Masahiko、Horikoshi Naoki、Kurumizaka Hitoshi、Kiuchi Yoshiaki、Tashiro Satoshi
    • Journal Title

      Nucleus

      Volume: 9 Pages: 87~94

    • DOI

      10.1080/19491034.2017.1395543

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multivalent binding of PWWP2A to H2A.Z regulates mitosis and neural crest differentiation2017

    • Author(s)
      Pnzeler Sebastian、Link Stephanie、Wagner Gabriele、Keilhauer Eva C、Kronbeck Nina、Spitzer Ramona MM、Leidescher Susanne、Markaki Yolanda、Mentele Edith、Regnard Catherine、Schneider Katrin、Takahashi Daisuke、Kusakabe Masayuki、Vardabasso Chiara、Zink Lisa M、Straub Tobias、Bernstein Emily、Harata Masahiko、et al.
    • Journal Title

      The EMBO Journal

      Volume: 36 Pages: 2263~2279

    • DOI

      10.15252/embj.201695757

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantitative regulation of histone variant H2A.Z during cell cycle by ubiquitin proteasome system and SUMO-targeted ubiquitin ligases2017

    • Author(s)
      Takahashi Daisuke、Orihara Yuki、Kitagawa Saho、Kusakabe Masayuki、Shintani Takahiro、Oma Yukako、Harata Masahiko
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 81 Pages: 1557~1560

    • DOI

      10.1080/09168451.2017.1326087

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] クロマチン構造形成におけるH2A.Zの機能とその進化的保存性2018

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      第5回ヒストンバリアント研究会
    • Invited
  • [Presentation] G-アクチン結合性二重環状ペプチドを用いた細胞核内アクチンの機能解析2018

    • Author(s)
      平塚 晶吾、町田 奈々子、秋山 祐亮、Christian Heinis、Bertoldo Davide、原田 昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [Presentation] 細胞核構造維持と遺伝子発現制御における核内F-アクチンの機能解析2018

    • Author(s)
      髙橋祐人、山本浩志、山崎祥他、原田昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [Presentation] 遺伝学的相補実験系を用いた変異H2A.Zの機能解析2018

    • Author(s)
      成宮巧、日下部将之、堀越直樹、奥裕之、高橋大輔、胡桃坂仁志、原田昌彦
    • Organizer
      第69回日本細胞生物学会
  • [Presentation] Nuclear actin family proteins: their contribution to functional organization in the nucleus2017

    • Author(s)
      Masahiko Harata
    • Organizer
      4D Nucleome: The Cell Nucleus in Space and Time
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞分化における核内アクチンの機能解析2017

    • Author(s)
      横山吟司、山本浩志、山崎祥他、十川久美子, 、徳永万喜洋 、原田昌彦
    • Organizer
      日本生化学会東北支部 第83回例会
  • [Presentation] 出芽酵母および脊椎動物のヒストンバリアントH2A.Zの進化的保存性解析2017

    • Author(s)
      北川紗帆、日下部将之、奥裕之、高橋大輔、成宮巧、中林悠、関政幸、原田昌彦
    • Organizer
      第38回日本生化学会東北支部例会
  • [Presentation] DNA 損傷依存的な姉妹染色分体間接着確立における核膜孔複合体の関与2017

    • Author(s)
      折原 行希,尾間 由佳子,小西 辰則,原田 昌彦
    • Organizer
      第69回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] アクチンに高親和結合するbicyclic peptideの生細胞への導入と機能評価2017

    • Author(s)
      町田奈々子、秋山祐亮、村上寛和、Christian Heinis、Bertoldo Davide、山崎祥他、原田昌彦
    • Organizer
      第69回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] HISTONE VARIANT H2A.Z AND THE CELL CYCLE: ITS QUANTITATIVE REGULATION AND ROLES IN CHROMOSOME SEGREGATION2017

    • Author(s)
      Daisuke Takahashi, Yuki Orihara, Saho Kitagawa, Masayuki Kusakabe, Masahiko Harata
    • Organizer
      25th Wilhelm Bernhard Workshop on the nucleus
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of actin family proteins in the organization of functional structures within the nucleus2017

    • Author(s)
      Masahiko Harata
    • Organizer
      25th Wilhelm Bernhard Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] SUMO依存性ユビキチンライゲースによる新規H2A.Z量的制御機構2017

    • Author(s)
      高橋大輔、日下部将之、北川紗帆、尾間由佳子、原田昌彦
    • Organizer
      第2回 クロマチン動構造ワークショップ (クロマチン動構造第5回班会議)
  • [Presentation] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation2017

    • Author(s)
      D. Takahashi , M. Kusakabe , S. Kitagawa , T. Narimiya, Y. Oma, M. Harata
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis and operation of the actin family proteins in INO80 chromatin remodeling complex using bicyclic peptide2017

    • Author(s)
      Yusuke Akiyama、Yuichirou Takahashi、Nanako Machida、Kazuhiro Murakami、Christian Heinis、Masahiko Harata
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity Stage2
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Involvement of Nuclear-actin in Cell Differentiation2017

    • Author(s)
      G. Yokoyama, K. Yamamoto, S. Yamazaki, K. Sogawa, M. Tokunaga, M. Harata
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of bicyclic peptide for analyzing function of nuclear G-actin2017

    • Author(s)
      N. Machida, Y. Akiyama, H. Murakami, C. Heinis, B. Davide, S. Yamazaki, M. Harata
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analyses of molecular evolution of the histone variant H2A.Z2017

    • Author(s)
      S. Kitagawa, M. Kusakabe, H. Oku, D. Takahashi, T. Narimiya, Y. Nakabayashi, M. Seki, M. Harata
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation2017

    • Author(s)
      Daisuke Takahashi, Masayuki Kusakabe, Saho Kitagawa, Takumi Narimiya, Shogo Hiratsuka, Yukako Oma, Masahiko Harata
    • Organizer
      1st HMGU-Japan Mini Symposium “Epigenetics and Chromatin”
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of histone- and actin-families in the organization of chromatin and the cell nucleus2017

    • Author(s)
      Masahiko Harata
    • Organizer
      1st M?nchen-Japan Mini Symposium“Chromatin Structure and Function”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation2017

    • Author(s)
      Daisuke Takahashi, Masayuki Kusakabe, Saho Kitagawa, Takumi Narimiya, Shogo Hiratsuka, Yukako Oma, Masahiko Harata
    • Organizer
      EMBO Workshop, Histone variants: Molecular functions in health and disease
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functional analysis of H2A.Z and its mutants by genetic complementation of gene knockout cells2017

    • Author(s)
      Masayuki Kusakabe, Naoki Horikoshi, Koich Sato, Yuka Mizutani, Takumi Narimiya、Daisuke Takahash, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
    • Organizer
      Histone variants: Molecular functions in health and disease
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DNA損傷誘導的な姉妹染色分体接着における核膜孔複合体の関与2017

    • Author(s)
      尾間由佳子、折原行希、小西辰則、堀籠智洋、Susan Gasser、原田昌彦
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第50回研究報告会
  • [Presentation] ヒストンバリアントH2A.Zをめぐる動的クロマチン構造とその進化2017

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      平成29年度遺伝研研究会 エピジェネティクスの基盤となるクロマチン・細胞核の動的構造変換
    • Invited
  • [Presentation] 細胞周期におけるヒストンバリアントH2A.Zの量的制御と染色体分配への関与2017

    • Author(s)
      高橋 大輔、日下部 将之、北川 紗帆、尾間 由佳子、原田 昌彦
    • Organizer
      生命科学系学会合同年次大会
  • [Presentation] エピジェネティクスへのアクチンファミリーの関与;環状ペプチドを用いた解析と人為的制御の試み2017

    • Author(s)
      秋山祐亮, 高橋裕一朗, 村上寛和,町田奈々子, Christian Heinis, 原田昌彦
    • Organizer
      Conbio2017
  • [Presentation] Roles of actin family proteins in the organization of functional structures of the nucleus2017

    • Author(s)
      Masahiko Harata
    • Organizer
      ConBio2017
    • Invited
  • [Presentation] クロマチンリモデリング複合体の機能制御に向けたアクチンファミリー結合ペプチドの解析2017

    • Author(s)
      町田奈々子 、秋山祐亮、村上寛和、Christian Heinis、Bertoldo Davide、山崎祥他、原田昌彦
    • Organizer
      第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] 遺伝学的相補実験系を用いた変異H2A.Zの機能解析2017

    • Author(s)
      成宮巧、日下部将之、堀越直樹、奥裕之、高橋大輔、胡桃坂仁志、原田昌彦
    • Organizer
      第35回染色体ワークショップ
  • [Presentation] Functional analysis of histone variant H2A.Z using gene knockout cells2017

    • Author(s)
      Takumi Narimiya, Masayuki Kusakebe, Naoki Horikoshi, Hiroyuki Oku,Daisuke Takahashi, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity Stage2
    • Int'l Joint Research
  • [Book] ナノバイオ・メディシン2017

    • Author(s)
      宇理須 恒雄、佐久間 哲史、高田 望、竹中 繁織、小澤 岳昌、吉村 英哲、胡桃坂 仁志、越阪部 晃永、原田 昌彦、束田 裕一、宮成 悠介、塩見 美喜子、大西 遼
    • Total Pages
      232
    • Publisher
      近代科学社
    • ISBN
      9784764950283

URL: 

Published: 2018-12-17  

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