Analysis of molecular mechanisms to promote epigenomic disturbances and oncogenic transformation by histone H2A mutants

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07201
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 相原 仁 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 特任助教 (80587717)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: がん

Outline of Annual Research Achievements

我々は、クロマチンの主要構成タンパク質であるヒストンのうち、コアヒストンH2Aに着目し、H2Aの翻訳後修飾の制御機構およびその生理的意義について解析を進め、これまでに以下のことを明らかにした。１、H2Aの120番目スレオニン（T120-H2A）は、VRK1キナーゼによってリン酸化される一方、その隣残基119番目リジン（K119-H2A）は、E3ユビキチンリガーゼであるポリコーム転写抑制複合体１(PRC1)等によってユビキチン化される。２、これら両修飾は相互拮抗関係にあることを、siRNAを用いたVRK1等修飾酵素のノックダウンおよびH2A修飾部位のアミノ酸変異体を用いて証明した。３、さらにH2A変異体を用いて試験管で再構成したヌクレオソームを用いたin vitro転写解析系において、T120-H2Aのリン酸化が転写を正に制御し、K119-H2Aのユビキチン化は、転写活性化の指標であるコアヒストンH3の4番目リジンのメチル化を抑制することで、転写を負に制御することを証明した。また、培養細胞を用いたクロマチン免疫沈降法を用いて、実際にクロマチン上でこれらリン酸化・ユビキチン化によって転写調節がなされるサイクリンD1などの遺伝子群を同定した。さらにこれらの遺伝子群において、K119-H2Aを脱ユビキチン化する酵素を同定した。４、T120-H2AおよびK119-H2Aのヒストン修飾変異体に加え、同様にユビキチン化されるK118-H2Aの変異体の腫瘍形成能を証明した。以上のことから、ヒストンH2Aリン酸化・ユビキチン化修飾制御が破綻することで、サイクリンD1など細胞増殖制御に必須な遺伝子の発現異常を引き起こし、細胞の癌化を誘発することが示唆される。