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2023 Fiscal Year Annual Research Report

がん細胞で頑強に維持される超アセチル化エピゲノムを操作する

Research Project

Project/Area Number 20H03388
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

梅原 崇史  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (20415095)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsエピジェネティクス / ヒストン / クロマチン / 遺伝子発現 / がん / 阻害剤
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒストンH4テイルのリジン残基が複数アセチル化された特徴を持つスーパーエンハンサーのクロマチン解析と試験管内再構成、および薬剤とゲノム編集による機能解析を通して、がん細胞株における幹細胞性の制御分子機構とその操作可能性を検討することを目的としている。本年度は、ヒストンH4の複数アセチル化または従来のスーパーエンハンサーの判定基準の一種であるヒストンH3のK27アセチル化 (H3K27ac)、のいずれかを指標として昨年度までに比較したヒト膠芽腫細胞群におけるスーパーエンハンサーについて、H4K5acK8acと比べてH3K27acが優先的に濃縮しているスーパーエンハンサーのクロマチン領域をCRISPR/Cas9システムで選択的に除去し、この領域の欠損がヒト膠芽腫細胞株の幹細胞制御遺伝子の発現と幹細胞性に与える影響を調べた。その結果、H4K5acK8acが優先的に濃縮しているスーパーエンハンサーのクロマチン領域の欠損と比較すると、H3K27acが優先的に濃縮しているスーパーエンハンサーのクロマチン領域の欠損は膠芽腫の幹細胞制御遺伝子の発現および幹細胞性に影響しないことを複数のクロマチン領域において定量的に見出した。この解析の結果、H4K5acK8acのクロマチンマークの利用が従来のH3K27acの利用によって得られるスーパーエンハンサー群以外の機能的なスーパーエンハンサーを同定できることを示した。さらに、ヒストンH4テイルのリジン残基を複数アセチル化したヌクレオソームに対して、ヒストンアセチル化 酵素p300/CBPの触媒活性マルチドメインがヌクレオソーム内でアセチル化を読み書きしてリシンアセチル化の情報を伝播する分子機構を明らかにした。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Polycomb-mediated histone modifications and gene regulation2024

    • Author(s)
      Ito Shinsuke、Umehara Takashi、Koseki Haruhiko
    • Journal Title

      Biochemical Society Transactions

      Volume: 52 Pages: 151~161

    • DOI

      10.1042/BST20230336

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Histone H3 lysine 27 crotonylation mediates gene transcriptional repression in chromatin2023

    • Author(s)
      Liu, N., Konuma, T., Sharma, R., Wang, D., Zhao, N., Cao, L., Ju, Y., Liu, D., Wang, S., Bosch, A. et al.
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 83 Pages: 2206~2221.e11

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2023.05.022

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Epigenetic mechanisms to propagate histone acetylation by p300/CBP2023

    • Author(s)
      Kikuchi Masaki、Morita Satoshi、Wakamori Masatoshi、Sato Shin、Uchikubo-Kamo Tomomi、Suzuki Takehiro、Dohmae Naoshi、Shirouzu Mikako、Umehara Takashi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 4103

    • DOI

      10.1038/s41467-023-39735-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Defining super-enhancers by highly ranked histone H4 multi-acetylation levels identifies transcription factors associated with glioblastoma stem-like properties2023

    • Author(s)
      Das Nando D.、Chang Jen-Chien、Hon Chung-Chau、Kelly S. Thomas、Ito Shinsuke、Lizio Marina、Kaczkowski Bogumil、Watanabe Hisami、Katsushima Keisuke、Natsume Atsushi、Koseki Haruhiko、Kondo Yutaka、Minoda Aki、Umehara Takashi
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 24 Pages: 574

    • DOI

      10.1186/s12864-023-09659-w

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] GAS41 promotes H2A.Z deposition through recognition of the N terminus of histone H3 by the YEATS domain2023

    • Author(s)
      Kikuchi Masaki、Takase Shohei、Konuma Tsuyoshi、Noritsugu Kota、Sekine Saaya、Ikegami Takahisa、Ito Akihiro、Umehara Takashi
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences USA

      Volume: 120 Pages: e2304103120

    • DOI

      10.1073/pnas.2304103120

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] p300がヒストンのアセチル化を伝播する仕組み2023

    • Author(s)
      梅原崇史, 菊地正樹, 森田 鋭, 若森昌聡, 佐藤 心, 内窪-加茂友美, 鈴木健裕, 堂前 直, 白水美香子
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会 第17回年会
  • [Presentation] ヒストンのアセチル化はどのように伝播するのか?2023

    • Author(s)
      梅原崇史, 菊地正樹, 森田 鋭, 若森昌聡, 佐藤 心, 内窪-加茂友美, 白水美香子
    • Organizer
      第16回日本エピジェネティクス研究会年会
  • [Presentation] タンパク質への残基特異的な翻訳後修飾の導入技術とその応用2023

    • Author(s)
      梅原崇史
    • Organizer
      第23回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] How is histone acetylation propagated in metazoans?2023

    • Author(s)
      Umehara, T., Kikuchi, M., Morita, S., Wakamori, M., Sato, S., Uchikubo-Kamo, T., Suzuki, T., Dohmae, N., Shirouzu, M.
    • Organizer
      第46回 日本分子生物学会年会
  • [Remarks]

    • URL

      https://researchmap.jp/ume

  • [Remarks]

    • URL

      https://www.bdr.riken.jp/ja/research/labs/umehara-t/index.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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