Regulation of gene expression through translational stimulation of histone modifying enzymes by polyamines

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15258
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Hoshi University (2023); Chiba Institute of Science (2021-2022)
• Principal Investigator: Sakamoto Akihiko 星薬科大学, 薬学部, 助教 (10737290)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ヒストン修飾 / ヒストンメ脱メチル化酵素 / ポリアミン / 翻訳 / 遺伝子発現

Outline of Final Research Achievements

Histone modifications are important for gene expression in eukaryotes. We previously demonstrated that polyamines regulate gene expression through translational stimulation of histone acetyltransferase mRNAs. In this study, we tried to clarify the role of polyamines on the histone methylation. We found that the levels of methylation of lysine residues on histones increased in polyamine-reduced cells. Although protein level of histone lysine methyltransferases did not alter in control and polyamine-reduced cells, that of JMJD2A, JARID1C and UTX among histone lysine demethylases decreased greatly in polyamine-reduced cells. These proteins were enhanced by polyamines at the level of translation. The mechanism of polyamine stimulation of histone demethylases were investigated.

Free Research Field

生物系薬学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エピジェネティックな遺伝子発現制御の一つであるヒストン修飾は、異常が起こると、がんなどの疾患の発症に寄与することが知られている。しかし、ヒストン修飾を担う修飾酵素の明確な制御因子は同定されていない。研究代表者は、これまでに細胞増殖因子ポリアミンがヒストンアセチル化酵素の翻訳制御因子であることを明らかにした。本研究では、ポリアミンがヒストン脱メチル化酵素の翻訳を制御することを見出した。したがって、ヒストン修飾異常に起因する病因・病態解明や新薬開発（創薬ターゲット）の基盤となる成果が得られた。