Regulation of highly acetylated epigenomes that are robustly maintained in cancer cells

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03388
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Umehara Takashi 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 Final Research Achievements

In this study, we investigated the molecular mechanisms regulating cancer stemness through functional analysis of chromatin containing highly acetylated histone H4 tails. Using glioblastoma stem cells, we revealed that the K5ac+K8ac pattern of multi-acetylated histone H4 tails identified novel super-enhancers that cannot be identified by K27 acetylation of histone H3, one of the conventional criteria for the identification of super-enhancers. Furthermore, using a nucleosome with multi-acetylated histone H4 tails, we elucidated the molecular mechanisms by which the histone acetyltransferase p300/CBP reads, writes, and propagates lysine acetylation within the nucleosome.

Free Research Field

エピジェネティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、ヒストンH4の超アセチル化が、従来のヒストン修飾マークの基準では同定できないがん幹細胞のスーパーエンハンサーを同定できることを見出したことから、がん細胞の幹細胞性を制御する新規遺伝子の発見に今後つながると考えられる。さらにヒストンアセチル化酵素がヌクレオソームにおいてリシンアセチル化を伝播する制御分子機構を解明したことにより、真核細胞において遺伝子転写を活性化するためのエピジェネティックな分子機構モデルが提唱された。