DNA複製・修復、染色体分配におけるヒストン分子の動態

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21370075
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 関 政幸 東北大学, 大学院・薬学研究科, 准教授 (70202140)
• Keywords: クロマチン / ヒストン / DNA複製 / DNA修復 / ヒストンシャペロン / ヒストンバリアント / 染色体分配 / 点突然変異

Research Abstract

ヌクレオソームはヒストン(H3-H4)＿2四量体と2つのヒストンH2A-H2B二量体からなるヒストン八量体にDNAが巻き付いたものである。本研究では、「(1)DNA複製時の親鎖上のヒストン八量体の娘鎖への分配機構」、「(2)DNA複製と染色体分配時に共通のヌクレオソーム構造変換機構の解明とその構造変換機構の染色体分配における役割の解明」の2つの当初目標の達成を目指した。
(1)では、ヒストンシャペロンFACTおよびCIA/AsflのDNA複製時の役割りについて、研究実施計画に基づいて解析した。その結果、FACTはDNA複製フォークの前方に存在する親鎖上のヌクレオソームの解体に関わる可能性が初めて示された(J.Biol.Chem.286,30504-30512, 2011)。さらに野生型CIA/Asflおよびピストン結合能を喪失したCIA/Asfll-V94R変異型をアフリカツメガエル卵抽出系を用いたクロマチン複製系で解析した。その結果、CIA/Asflが複製フォーク進行を制御しうることが初めて生化学的に立証された(Genes Cells 16, 1050-1062,2011)。
(2)では、染色体分配に必要なヌクレオソーム表面の機能のひとつがSgolとの相互作用にあることを初めて示した(EMBO J.30,3353-3367,2011)。このヌクレオソーム表面を構成するアミノ酸残基の幾つか(H3-T45など)はDNA複製にも関わる。そこで、DNA複製に必要なヒストン残基群と複製フォークの進行を担うMCM複合体との関係をChlP法により調べた。その結果、ヒストンH3-T45A点変異株で、MCMのクロマチン複合量が顕著かつ特異的に増加することを見いだした。この事象を分子レベルで追求し、DNA複製時のH3-T45の役割の解明に繋げたい。

Research Products

• [Journal Article] The roles of histone chaperone CIA/Asf1 in nascent DNA elongation during nucleosome replication (2011)
  • Author(s): Ishikawa, K., Ohsumi, T., Tada, S., Natsume, R., Kundu, L-R., Nozaki, N., Senda, T., Enomoto, T., Horikoshi, M., Seki, M.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 16 Pages: 1050-1062
• [Journal Article] The histone chaperone FACT maintains normal replication fork rates (2011)
  • Author(s): Abe, T., Sugimura, K., Hosono, Y., Takami, Y., Akita, M., Yoshimura, A., Tada, S., Nakayama, T., Murofushi, H., Okumura, K., Takeda, S., Horikoshi, M., Seki, M., Enomoto, T.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 30504-30512
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M111.264721
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global analysis of core histones reveals nucleosomal surfaces requiredfor chromosome bi-orientation (2011)
  • Author(s): Kawashima, S., Nakabayashi, Y., Matsubara, K., Sano, N., Enomoto, T., Tanaka, K., Seki, M., Horikoshi, M.
  • Journal Title: EMBO J. Volume: 30 Pages: 3353-3367
  • DOI: doi:10.1038/emboj.2011.241
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional relationship between Claspin and Rad17 (2011)
  • Author(s): Yoshimura, A., Akita, M., Hosono, Y., Abe, T., Kobayashi, M., Yamamoto, K.I., Tada, S., Seki, M., Enomoto, T.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 414 Pages: 298-303
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2011.09.037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] WRNIP1 promotes binding of WRN to template-primer DNA (2011)
  • Author(s): Kanamori M, Seki, M, Yoshimura A, Tsurimoto T, Tada S, Enomoto T
  • Journal Title: Biol.Pharm.Bull. Volume: 34 Pages: 1314-1318
  • DOI: doi:10.1248/bpb.34.1314
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of SNM1 family nucleases in etoposide-induced apoptosis (2011)
  • Author(s): Hosono, Y., Abe, T., Ishiai, M., Takata, M., Enomoto, T., Seki, M.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 410 Pages: 568-573
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2011.06.027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oncogenicity of L-type amino-acid transporter 1 (LAT1) revealed by targeted gene disruption in chicken DT40 cells : LAT1 is a promising molecular target for human cancer therapy (2011)
  • Author(s): Ohkawa, M., Ohno, Y., Masuko, K., Takeuchi, A., Suda, K., Kubo, A., Kawahara, R., Okazaki, S., Tanaka, T., Saya, H., Seki, M., Enomoto, T., Yagi, H., Hashimoto, Y., Masuko, T.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 406 Pages: 649-655
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.02.135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The N-terminal region of RECQL4 lacking the helicase domain is both essential and sufficient for the viability of vertebrate cells (2011)
  • Author(s): Abe, T., Yoshimura, A., Hosono, Y., Tada, S., Seki, M., Enomoto. T
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta Volume: 1813 Pages: 473-479
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2011.01.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication (2011)
  • Author(s): Kundu, L.R., Seki, M., Watanabe, N., Murofushi, H., Furukohri, A., Waga, S., Score, A.J., Blow, J.J., Horikoshi, M., Enomoto, T., Tada, S.
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta Volume: 1813 Pages: 1129-1136
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2011.01.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Studies on chromatin regulation by utilizing histone-GLibrary (2012)
  • Author(s): Masayuki Seki, Masami Horikoshi
  • Organizer: Keystone Symposia Epigenomics (J3)
  • Place of Presentation: Keystone, Colorado, USA
  • Year and Date: 20120117-20120122
• [Presentation] Optimization of intracellular reactive oxygen species levels by antioxidant proteins in vertebrate cells (2012)
  • Author(s): Keizo Tano, Eri Inoue, Yuki Tamari, Hisakatsu Nawata, Akari Yoshimura, Genro Kashino, Masayuki Seki, Takemi Enomoto, Masami Watanabe
  • Organizer: Sugahara Memorial International Symposium
  • Place of Presentation: 京都市稲森ホール(招待)
  • Year and Date: 20120116,20120125-20120126
• [Presentation] ニワトリDT40 Tipin遺伝子破壊株の性状解析 (2011)
  • Author(s): 樋口優人、阿部拓也、細野嘉史、櫻場秀一、榎本武美、関政幸
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Analysis of the functional relationship between WRNIP1 and DNA polymerase etha in the cell (2011)
  • Author(s): 吉村明、関政幸、榎本武美
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Global analysis of functional relationships between H2A and its variant Htz1 (2011)
  • Author(s): 上野岳、岡田裕介、吉田隼人、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Glabal analysis of core histones reveals nucleosomal surfaces required for chromosome bi-orientation (2011)
  • Author(s): Yu Nakabayashi, Satoshi Kawashima, Kazuo Matsubara, Norihiko Sano, Takemi Enomoto, Kozo Tanaka, Masayuki Seki, Masami Horikoshi
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Ascorbic acid suppress oxidative stress induced by depletion of superoxide dismutase in chicken DT40 cells (2011)
  • Author(s): Yuki Tamari, Hisakatsu Nawata, Eri Inoue, Akari Yoshimura, Genro Kashino, Masayuki Seki, Takemi Enomoto, Masami Watanabe
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市パシフィコ横浜
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Ascorbic acid suppress oxidative stress induced by depletion of superoxide dismutase in chicken DT40 cells (2011)
  • Author(s): Yuki Tamari, Hisakatsu Nawata, Eri Inoue, Genro Kashino, Masayuki Seki, Takemi Enomoto, Masami Watanabe
  • Organizer: 日本環境変異原学会第40回大会
  • Place of Presentation: 東京学術総合センター
  • Year and Date: 20111121-20111122
• [Presentation] アスコルビン酸は細胞内局在性を異にするSOD活性枯渇による酸素代謝異常を正常化する (2011)
  • Author(s): 田野恵三, 玉利勇樹, 縄田寿克, 菓子野元郎, 関政幸, 榎本武美, 渡邉正己
  • Organizer: 日本放射線影響学会第54回大会
  • Place of Presentation: 神戸市神戸商工会議所会館
  • Year and Date: 20111117-20111119
• [Presentation] 包括的なコアヒストンの解析による染色体分配に必要なヌクレオソーム上の3種類の機能領域の同定 (2011)
  • Author(s): 中林悠、川嶋聡、松原和子、佐野徳彦、榎本武美、田中耕三、関政幸、堀越正美
  • Organizer: 第10回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 北海道北広島市クラッセホテル北広島
  • Year and Date: 20111026-20111028
• [Presentation] DNAヘリカーゼRecQL5の相同組換え機構における機能の解析 (2011)
  • Author(s): 細野嘉史、阿部拓也、関政幸、榎本武美
  • Organizer: 第21回DNA複製・組換え・ゲノム安定性制御ワークショップ
  • Place of Presentation: 福岡県福津市サンピア福岡
  • Year and Date: 20111025-20111027