染色体凝縮を担うコンデンシン制御サブユニットの構造基盤の解明

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07314
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: 原 幸大 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (80729343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 博 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (40336590)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: X線結晶構造解析 / 染色体凝縮 / コンデンシン / タンパク質複合体 / タンパク質間相互作用 / 再構成系

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、染色体凝縮に関わるコンデンシンの制御サブユニットの結晶構造を決定すると共に、コンデンシンの再構成を用いた構造機能相関解析を通じて染色体凝縮の作用機序を原子レベルで明らかにすることである。染色体凝縮は正常な細胞分裂を行うための必須機能である一方、その機能不全は細胞のがん化やダウン症、小頭症などの遺伝性疾患を引き起こす。従って、コンデンシンの分子メカニズムを理解することで染色体凝縮を標的とした新規抗がん剤の創出が期待でき、産業活用にインパクトを与える。
H30年度はコンデンシンI制御サブユニットであるCAP-G-H複合体のデリバティブ結晶（重原子置換結晶）を用いたX線回折実験、及びSAD法による構造解析を行った。構造情報からCAP-GとCAP-Hの相互作用に重要なアミノ酸残基を同定し、プルダウンアッセイによりこれらの相互作用を定性的に評価した。さらに、アフリカツメガエルを用いた再構成系により、CAP-G-H間相互作用を欠損させたコンデンシンI変異体を調製し、染色体凝縮への影響を調べた。その結果、これらの相互作用が脊椎動物における正常な染色体凝縮に必須であることを示した（*Hara et al., EMBO Rep, 2019）。来年度はCAP-G-H-DNA複合体など、より高次の複合体の結晶化条件の探索に力を注ぐ。コンデンシンIのもう一つのHEATリピート制御サブユニットであるCAP-D2-H複合体の精製法の改良と結晶化条件の探索も並行して進める。コンデンシンII制御サブユニットに関しては、ヒトを含む脊椎動物由来の組換えタンパク質発現系を構築したため、その性状評価を行う。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

コンデンシンI制御サブユニットの一つであるCAP-G-H複合体のヒトホモログの構造解析に成功した。また、構造情報に基づき得られたサブユニット間相互作用が、脊椎動物の染色体凝縮に必須であることを再構成系により示した。これらの研究成果を国際的な学術誌に発表することができた（*Hara et al., EMBO Rep, 2019）。

Strategy for Future Research Activity

H31年度はCAP-G-H-DNA複合体など、より高次の複合体の結晶化条件の探索に重点を置く。他の制御サブユニットの調製方法の確立、及び結晶化条件の探索を引き続き行う。

Causes of Carryover

（理由）H30年度は消耗品費を多く計上していたが、他の科学研究費を使用しまかなうことが出来たため、その必要性が生じなかった。

（使用計画）H31年度は組換えタンパク質の精製と結晶化を引き続き精力的に行っていくため、一般試薬や結晶化試薬類等の消耗品費がかかる。また、H31年度は他の科学研究費の予算がついていないため、本研究費を利用した支出が多く見込まれる。

Research Products

• [Journal Article] Structural basis of HEAT‐kleisin interactions in the human condensin I subcomplex (2019)
  • Author(s): Hara Kodai、Kinoshita Kazuhisa、Migita Tomoko、Murakami Kei、Shimizu Kenichiro、Takeuchi Kozo、Hirano Tatsuya、Hashimoto Hiroshi
  • Journal Title: EMBO reports Volume: - Pages: e47183～e47183
  • DOI: 10.15252/embr.201847183
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DNA損傷トレランスに関わるHIRANドメインの結晶構造 (2019)
  • Author(s): 菱木麻美、原幸大、橋本博
  • Journal Title: 日本結晶成長学会誌 Volume: 45 Pages: 3-45-4-04
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and Thermodynamic Basis of the Enhanced Interaction between Kinesin Spindle Protein Eg5 and STLC-type Inhibitors (2018)
  • Author(s): Yokoyama Hideshi、Sawada Jun-ichi、Sato Kohei、Ogo Naohisa、Kamei Nanami、Ishikawa Yoshinobu、Hara Kodai、Asai Akira、Hashimoto Hiroshi
  • Journal Title: ACS Omega Volume: 3 Pages: 12284～12294
  • DOI: 10.1021/acsomega.8b00778
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enzymatic one-step ring contraction for quinolone biosynthesis (2018)
  • Author(s): Kishimoto Shinji、Hara Kodai、Hashimoto Hiroshi、Hirayama Yuichiro、Champagne Pier Alexandre、Houk Kendall N.、Tang Yi、Watanabe Kenji
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Pages: 2826
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05221-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] HEATリピートタンパク質によるクロマチンループの形成メカニズム (2018)
  • Author(s): 原幸大
  • Journal Title: ファルマシア Volume: 54 Pages: 983
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞周期チェックポイントに関わる9-1-1とRHINOの複合体の結晶化 (2019)
  • Author(s): 飯田奈央、原幸大、櫻井ひとみ、菱木麻美、石川吉伸、橋本博
  • Organizer: 2018年度量子ビームサイエンスフェスタ 第10回MLFシンポジウム、第36回PFシンポジウム
• [Presentation] 染色体凝縮を担うヒト由来コンデンシンIのCAP-G-H制御サブユニットの構造基盤 (2019)
  • Author(s): 石口晃平、原幸大、木下和久、右田智子、村上慧、清水研一郎、竹内康造、平野達也、橋本博
  • Organizer: 2018年度量子ビームサイエンスフェスタ 第10回MLFシンポジウム、第36回PFシンポジウム
• [Presentation] ハロゲン化クロモンのウレアーゼ阻害能の評価 (2019)
  • Author(s): 青木広樹、杉澤康弘、原幸大、菱木麻美、橋本博、石川吉伸
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 染色体凝縮を担うヒト由来コンデンシンIのCAP-G-H制御サブユニットの構造基盤 (2019)
  • Author(s): 原幸大、木下和久、右田智子、村上慧、清水研一郎、竹内康造、平野達也、橋本博
  • Organizer: 第36回染色体ワークショップ
• [Presentation] Structure and interaction of PCNA-APIM complex (2018)
  • Author(s): Kodai Hara, Masayuki Uchida, Risa Tagata, Hideshi Yokoyama, Yoshinobu Ishikawa, Asami Hishiki, Hiroshi Hashimoto
  • Organizer: 3R&3C
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhibition of GATA4 Dimerization Suppresses Cardiac Hypertrophic Responses (2018)
  • Author(s): Satoshi Shimizu, Yoichi Sunagawa, Kodai Hara, Asami Hishiki, Yusuke Miyazaki, Yasufumi Katanasaka, Masafumi Funamoto, Nurmila Sari, Kana Shimizu, Hiromichi Wada, Koji Hasegawa, Hiroshi Hashimoto, Tatsuya Morimoto
  • Organizer: AHA Scientific Session 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Crystal structure of a novel DNA-binding domain of HLTF involved in DNA damage tolerance (2018)
  • Author(s): Asami Hishiki, Kodai Hara, Yuzu Ikegaya, Hideshi Yokoyama, Yoshinobu Ishikawa, Toshiyuki Shimizu, Mamoru Sato, Hiroshi Hashimoto
  • Organizer: 62nd Annual Meeting Biophysical Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Determination and crystallization of GATA4 dimerization domain (2018)
  • Author(s): Satoshi Shimizu, Kodai Hara, Yoichi Sunagawa, Asami Hishiki, Yusuke Miyazaki, Yasufumi Katanasaka, Masafumi Funamoto, Sari Nurmila, Kana Shimizu, Hiromichi Wada, Koji Hasegawa, Hiroshi Hashimoto, Tatsuya Morimoto
  • Organizer: IUBMB Focused Meeting on GATA Transcription Factors
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The acetylation site of GATA4 have an important role for GATA4 dimarization and cardiomyocyte hypertrophy (2018)
  • Author(s): Satoshi Shimizu, Yoichi Sunagawa, Kodai Hara, Asami Hishiki, Yusuke Miyazaki, Yasufumi Katanasaka, Masafumi Funamoto, Nurmila Sari, Kana Shimizu, Hiromichi Wada, Koji Hasegawa, Hiroshi Hashimoto, Tatsuya Morimoto
  • Organizer: 第23回 静岡健康・長寿学術フォーラム
• [Presentation] Inhibition of GATA4 dimerization is a novel target for heart failure therapy (2018)
  • Author(s): Satoshi Shimizu, Yoichi Sunagawa, Kodai Hara, Asami Hishiki, Yusuke Miyazaki, Yasufumi Katanasaka, Masafumi Funamoto, Nurmila Sari, Kana Shimizu, Hiromichi Wada, Koji Hasegawa, Hiroshi Hashimoto, Tatsuya Morimoto
  • Organizer: The 4th International Conference on Pharma-Food
• [Presentation] X線結晶構造解析による抗bevacizumab DNAアプタマーの結合様式の解明 (2018)
  • Author(s): トンジャシイン、菱木麻美、山田朋宏、清水逸平、清水裕、齊藤太郎、堀越かおり、水野初、原幸大、豊岡利正、池袋一典、橋本博、轟木堅一郎
  • Organizer: 第31回バイオメディカル分析科学シンポジウム
• [Presentation] GATA4 acetylation site is important for development cardiomyocyte hypertrophy (2018)
  • Author(s): Satoshi Shimizu, Kodai Hara, Yoichi Sunagawa, Asami Hishiki, Masafumi Funamoto, Sari Nurmila, Kana Shimizu, Yusuke Miyazaki, Yasufumi Katanasaka, Hiromichi Wada, Koji Hasegawa, Hiroshi Hashimoto, Tatsuya Morimoto
  • Organizer: 23rd Annual Scientific Meeting of the International Society of Cardiovascular Pharmacotherapy
• [Presentation] Inhibition of GATA4 Dimerization Suppresses Cardiac Hypertrophic Responses (2018)
  • Author(s): Satoshi Shimizu, Yoichi Sunagawa, Kodai Hara, Asami Hishiki, Yusuke Miyazaki, Yasufumi Katanasaka, Masafumi Funamoto, Nurmila Sari, Kana Shimizu, Hiromichi Wada, Koji Hasegawa, Hiroshi Hashimoto, Tatsuya Morimoto
  • Organizer: 日本循環器学会第152回東海・第137回北陸合同地方会
• [Presentation] PsoFメチルトランスフェラーゼドメインの基質認識機構の解明と酵素機能の改変 (2018)
  • Author(s): 松下拓磨、岸本真治、山本剛、原幸大、恒松雄太、橋本博、渡辺賢二
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック 日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
• [Presentation] Aspirochlorine生合成におけるスピロ環骨格形成酵素の発見と機能解析 (2018)
  • Author(s): 前田直哉、恒松雄太、原幸大、橋本博、Christian Hertweck、渡辺賢二
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック 日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
• [Presentation] 酵素-生成物複合体を用いたCghAの立体選択的環化機構の解明 (2018)
  • Author(s): 横山葵、佐藤道大、前田直哉、恒松雄太、原幸大、橋本博、渡辺賢二
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック 日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
• [Presentation] 転写因子GATA4のC-ZnFの結晶化 (2018)
  • Author(s): 清水聡史、原幸大、砂川陽一、菱木麻美、刀坂泰史、宮崎雄輔、船本雅文、Nurmila Sari、清水果奈、和田啓道、長谷川浩二、橋本博、森本達也
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック 日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
• [Presentation] ハロゲン化クロモンのウレアーゼ阻害能 (2018)
  • Author(s): 青木広樹、杉澤康弘、原幸大、菱木麻美、橋本博、石川吉伸
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック 日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
• [Presentation] キノロン骨格を形成する糸状菌酵素シクロペナーゼの反応機構解析 (2018)
  • Author(s): 岸本真治、原幸大、石川格靖、山田陽香、恒松雄太、橋本博、Kendall N. Houk、Yi Tang、渡辺賢二
  • Organizer: 第60回天然有機化合物討論会
• [Presentation] 酵素生成物複合体を用いたCghAの立体選択的反応機構の解明 (2018)
  • Author(s): 横山葵、佐藤道大、前田直哉、恒松雄太、原幸大、橋本博、渡辺賢二
  • Organizer: 日本生薬学会第65回年会
• [Presentation] ポリケチド鎖をメチル化するPsoF-MTの構造解析とメチル化部位選択性の解明 (2018)
  • Author(s): 岸本真治、 松下拓磨、原幸大、橋本博、恒松雄太、渡辺賢二
  • Organizer: 日本生薬学会第65回年会
• [Presentation] X線結晶構造解析による抗bevacizumab DNAアプタマーの結合様式の解明 (2018)
  • Author(s): トンジャシイン、菱木麻美、山田朋宏、清水逸平、清水裕、齊藤太郎、堀越かおり、水野初、原幸大、豊岡利正、池袋一典、橋本博、轟木堅一郎
  • Organizer: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（PPF2018）
• [Presentation] 心肥大反応に関与する転写因子GATA4二量体形成ドメインの同定と結晶化 (2018)
  • Author(s): 清水聡史、砂川陽一、原幸大、菱木麻美、宮崎雄輔、刀坂泰史、船本雅文、Nurmila Sari、清水果奈、和田啓道、長谷川浩二、橋本博、森本達也
  • Organizer: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（PPF2018）
• [Presentation] 染色体凝縮を担うコンデンシン制御サブユニットの構造解析 (2018)
  • Author(s): 村上慧、原幸大、右田智子、清水研一郎、平野達也、橋本博
  • Organizer: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（PPF2018）
• [Presentation] 相同組換えの抑制に関わるPARIの調製と結晶化条件の探索 (2018)
  • Author(s): 松本貴宏、原幸大、田原迫奨大、菱木麻美、石川吉伸、橋本博
  • Organizer: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（PPF2018）
• [Presentation] 細胞周期チェックポイントに関わる9-1-1複合体の調製と生化学的解析 (2018)
  • Author(s): 櫻井ひとみ、原幸大、内藤麻里奈、菱木麻美、石川吉伸、横山英志、橋本博
  • Organizer: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（PPF2018）
• [Presentation] 染色体凝縮を担うコンデンシン制御サブユニットの構造解析 (2018)
  • Author(s): 村上慧、原幸大、右田智子、清水研一郎、平野達也、橋本博
  • Organizer: 第64回 日本薬学会東海支部 総会・大会
• [Presentation] 相同組換えの抑制に関わるPARIの調製と結晶化条件の探索 (2018)
  • Author(s): 松本貴宏、原幸大、田原迫奨大、菱木麻美、石川吉伸、橋本博
  • Organizer: 第64回 日本薬学会東海支部 総会・大会
• [Presentation] 細胞周期チェックポイントに関わる9-1-1複合体の調製と生化学的解析 (2018)
  • Author(s): 櫻井ひとみ、原幸大、内藤麻里奈、菱木麻美、石川吉伸、横山英志、橋本博
  • Organizer: 第64回 日本薬学会東海支部 総会・大会
• [Presentation] 染色体凝縮を担うコンデンシンのHEAT-kleisinサブユニットの構造機能解析 (2018)
  • Author(s): 原幸大
  • Organizer: 東京農業大学大学院講義
  • Invited
• [Presentation] 創薬を指向した多機能ハブタンパク質の構造基盤の解明とその応用 (2018)
  • Author(s): 原幸大
  • Organizer: 第64回 日本薬学会東海支部 総会・大会
  • Invited