2021 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of Enhanceosome by Cohesin
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20H05686
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
白髭 克彦 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (90273854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中戸 隆一郎 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (60583044)
須谷 尚史 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (30401524)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 染色体高次構造 / 染色体動態 / コヒーシン / エンハンソソーム / 転写制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに、試験管内で人工アクチベーターGAL4融合VP16タンパク質(G4-VP)とHeLa核抽出液(NE)をGal4結合配列とプロモーター配列を持ったテンプレートDNAを混合反応すると、コヒーシンローダーNipbl/Mau2を含むメディエーター、基本転写因子、RNAポリメラーゼII(RNAPII)を含む転写前開始複合体PICの形成でき、ATPや転写阻害を用いることで、RNAPIIの活性化や制御因子の会合促進反応の検出を可能にした。
今年度、ATPase活性反応を中間段階で停止できる薬剤AlFxを用いることで、Brd4、DSIFやNELFなどの伸長や停止促進を制御する因子及びこれまで観察が困難であったコヒーシンの会合の促進が観察できることを発見し、転写活性化移行への中間複合体の検出に成功した。コヒーシンをNEから除去すると、この複合体形成が阻害されるが、CDK９阻害剤で処理することでこの効果は抑制される。試験管内の転写反応では、Nibplは、p-TEFbと強く相互作用するが、特にAFF4の複合体とともにp-TEFbと結合し、機能していることを示す結果を得た。このことから、コヒーシンローダー及びコヒーシンは、p-TEFbに対して抑制的に働く活性を持ち、転写活性化後の段階を厳密に制御するために必要であることが予想される。この試験管内の反応で見られた結果は、CdLsやCHOPsの遺伝病患者でこれまでに見られた一部の遺伝子における転写伸長の促進、RNAPIIのリン酸化の増加を説明するものであり、これらの疾患病態をよく説明する。
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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
現在までのところ、コヒーシン、コヒーシンローダーが転写伸長反応への移行段階、より厳密には移行段階から移行後も転写を制御していることが明らかとなっており、当初のモデルとは矛盾はしないものの、新たな知見が得られてきている。当初掲げている４つのサブプロジェクト、すなわち(1) 試験管内再構成を用いたエンハンソソームにおけるコヒーシン機能の解明。(2) 核内エンハンソソー
ムの高解像度可視化を通じたコヒーシンの機能解析。(3) エンハンソソームのタンパク質性・非タンパク質性構成因子の網羅的同定。(4)コヒーシンの修飾とエンハンソソーム制御への関与、についてはそれぞれ順調に進展しており、ATPase活性が転写開始反応に抑制的に機能していることを示すデータを得ている。今後、一体、「何が」コヒーシンローダーを転写装置へリクルートするのか、そして、コヒーシンのATPase活性の転写における役割は何かを明確にしていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定と変更はない。in vitro系を中心に据え、より詳細かつ網羅的な転写開始段階の複合体の解析を行うとともに、特にCdLSとCHOPsといったコヒーシン病について、培養細胞を用い病態再現を目指すことを目標としていく。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Highly rigid H3.1/H3.2-H3K9me3 domains set a barrier for cell fate reprogramming in trophoblast stem cells.2022
Author(s)
Hada M, Miura H, Tanigawa A, Matoba S, Inoue K, Ogonuki N, Hirose M, Watanabe N, Nakato R, Fujiki K, Hasegawa A, Sakashita A, Okae H, Miura K, Shikata D, Arima T, Shirahige K, Hiratani I, Ogura A.
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Journal Title
Genes Dev.
Volume: 36(1-2)
Pages: 84-102
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Pericentromeric noncoding RNA changes DNA binding of CTCF and inflammatory gene expression in senescence and cancer.2021
Author(s)
Miyata K, Imai Y, Hori S, Nishio M, Loo TM, Okada R, Yang L, Nakadai T, Maruyama R, Fujii R, Ueda K, Jiang L, Zheng H, Toyokuni S, Sakata T, Shirahige K, Kojima R, Nakayama M, Oshima M, Nagayama S, Seimiya H, Hirota T, Saya H, Hara E, Takahashi A.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 118(35)
Pages: e2025647118
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Checkpoint-mediated DNA polymerase ε exonuclease activity curbing counteracts resection-driven fork collapse.2021
Author(s)
Pellicano G, Al Mamun M, Jurado-Santiago D, Villa-Hernandez S, Yin X, Giannattasio M, Lanz MC, Smolka MB, Yeeles J, Shirahige K, Garcia-Diaz M, Bermejo R.
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Journal Title
Mol Cell.
Volume: 81(13)
Pages: 2778-2792.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
