2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular basis of maintenance DNA methylation
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16H04818
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西山 敦哉 東京大学, 医科学研究所, 講師 (50378840)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / DNA複製 / Uhrf1 / Dnmt1 / ツメガエル卵 / 無細胞系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核生物において、DNAメチル化はクロマチン構造の変換を介して、様々な生命現象に重要な役割を果たしている。染色体の複製時にはゲノムの本体であるDNAとともに、DNAメチル化パターンも娘DNAに正確に継承される必要があり、これはDNAメチル化酵素1(Dnmt1)を中心とする維持DNAメチル化機構によって保証されている。近年、DNA複製機構の詳細が解明され、精製蛋白質による再構成が可能となるに至った一方で、DNAメチル化継承の分子機構は未だ明らかでない。そこで本研究は、Dnmt1とクロマチン上で特異的に相互作用する蛋白質を探索することで、新たなDNAメチル化継承制御因子を同定することを目的として行った。
当該年度は、DNAメチル化継承の過程を試験管内で再現可能であるツメガエル卵由来の無細胞系を用いて、我々が新規に同定したDnmt1結合因子について詳細な機能解析を行った。その結果、この蛋白質はDnmt1のリクルーターとして働くUhrf1蛋白質によってその機能やDnmt1との結合が制御されていること、またDnmt1のメチル化部位への局在を制御する活性を持つことが示された。また、その制御機構や機能について、哺乳細胞においても大部分が保存されていることを示す実験結果が得られた。以上の結果は、同定された新規Dnmt1結合蛋白質が維持DNAメチル化機構を促進する新たな因子であることを強く示唆している。
また、本年は上記蛋白質に対する結合因子を探索し、Dnmt1以外の結合候補因子を複数同定した。これらの因子についてその機能を明らかにするために、特異抗体を作製し、無細胞系を使った解析を開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度に同定された新規Dnmt1結合因子の機能や制御機構の一部が明らかになり、新たな維持DNAメチル化制御機構の存在が示されたことは本研究において大きな進捗と言える。次年度以降に向けて、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた実験結果から考えられる新規Dnmt1結合蛋白質を介したDNAメチル化制御機構モデルについて、無細胞系および哺乳細胞を用いてさらに検証を進める。また、この蛋白質と相互作用を示す因子について、作製した特異抗体と無細胞系を用いて、詳細な機能解析を行う予定である。
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[Journal Article] Structure of the Dnmt1 Reader Module Complexed with a Unique Two-Mono-Ubiquitin Mark on Histone H3 Reveals the Basis for DNA Methylation Maintenance2017
Author(s)
Ishiyama S, Nishiyama A, Saeki Y, Moritsugu K, Morimoto D, Yamaguchi L, Arai N, Matsumura R, Kawakami T, Mishima Y, Hojo H, Shimamura S, Ishikawa F, Tajima S, Tanaka K, Ariyoshi M, Shirakawa M, Ikeguchi M, Kidera A, Suetake I, Arita K, Nakanishi M
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Journal Title
Molecular Cell
Volume: 68
Pages: 350～360.e7
DOI
Peer Reviewed
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