2011 Fiscal Year Research-status Report

ヒストンＨ４リジン２０のメチル化を介した染色体機能の解析

Research Project

Project/Area Number	23616009
Research Institution	National Hospital Organization, Kyushu Cancer Center
Principal Investigator	小田尚伸独立行政法人国立病院機構(九州がんセンター臨床研究センター), その他部局等, その他 (30295133)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中別府雄作九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30180350)
Project Period (FY)	2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords	エピジェネティクス / ヒストンメチル化 / ヒストンメチルトランスフェラーゼ / PR-Set7 / set8 / 遺伝子ノックアウトマウス
Research Abstract	真核細胞の染色体を構成するヒストン蛋白質は種々の翻訳後修飾を受ける。これらの修飾は染色体の最小基本単位であるヌクレオソームの可動性や相互作用に影響を与え、あるいはその修飾を特異的に認識する蛋白質の動員を惹起する。これによって染色体は構造変換を受け、DNAの複製、転写、修復といった種々の細胞機能の制御に関与する。　ヒストンのメチル化はその修飾部位の違いだけでなく、同一部位の異なるレベルのメチル化が異なる細胞機能に関わることが知られており、なかでもヒストンH4リジン20残基 (H4K20)のメチル化は細胞周期の中で動的に制御されていることが特徴である。哺乳類ではPR-Set7を含む三つの酵素が異なるレベルのメチル化を制御し、これが細胞周期を制御する上で極めて重要であることが、我々を含むグループの研究から明らかになった。　H4K20メチル化ペプチドを用いた細胞内結合蛋白の検索によりこれまでDNA複製起点を認識する複合体ORCの関連蛋白質を同定しており、この解析よりヒストンメチル化が複製起点の認識部位として機能している可能性が示唆された。細胞周期同調後のPR-Set7のノックアウトにより、S期進行阻害が観察されたこととあわせてメチル化とDNA複製開始機構の密接な関連が示唆される。哺乳類細胞におけるDNA複製にヒストンのメチル化が関与することが明らかになりつつあり、現在培養細胞を用いた解析を継続中である。　転写調節におけるH4K20メチル化の機能を明らかにする目的で、現在組織特異的あるいは細胞周期調節以外のH4K20メチル化については条件特異的遺伝子マウスを用いて解析を進めている。現在までに皮膚特異的に発現を欠損するマウスを作成することに成功し、その解析結果を論文として公表した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 条件特異的遺伝子マウスを用いて皮膚特異的に発現を欠損するマウスを作成することに成功しその解析結果を報告することができた。またヒストンH4リジン20残基 (H4K20)のメチル化と哺乳類におけるPR-Set7/set8の機能について我々の研究結果および現時点で公表されている論文をもとに考察し総説として公表した。動物実験施設利用手続き上の遅延、研究補助員の採用遅延のため、他組織における組織特異的遺伝子改変マウスの作成が当初の予定よりやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	H4K20メチル化が細胞内で複製および転写という基本的なDNA関連機能と如何に関わっているかという点に注目した解析を継続して行う。分裂増殖する細胞においてはDNA複製への影響により、細胞死を来す可能性が考えられる。したがって転写への影響を明らかにするために終末分化した非複製細胞においてPR-Set7遺伝子を欠失させることにより、H4K20のモノメチル化の状態が、遺伝子発現にどのように影響を受けるかを解析する。現在新たなマウスを交配作成中である。またこれらの個体を使ってゲノム全体のH4K20のメチル化がどのように変動するかを検討する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	マウスの維持および交配に必要な費用、研究補助員の給与に充当する。海外研究者との研究打ち合わせおよび学会発表の旅費に使用する。実験に必要な試薬、実験機器の購入に使用する。