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2015 Fiscal Year Annual Research Report

DNA修復におけるクロマチンと細胞核の機能:アクチンファミリーによる解析と展開

Research Project

Project/Area Number 24380183
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

原田 昌彦  東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70218642)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 太田 邦史  東京大学, 総合文化研究科, 教授 (90211789)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywordsクロマチン / アクチンファミリー / DNA修復
Outline of Annual Research Achievements

放射線などによるDNA損傷によって、ゲノム情報欠失や細胞がん化が引き起こされることがしられている。DNA修復の進行は、クロマチンや細胞核構造を基盤としたエピジェネティック制御を受ける。しかし、遺伝子発現の発現制御に比べて、その分子機構の理解は著しく遅れていた。我々は、アクチンファミリーメンバーであるアクチン関連タンパク質(Arp)が、ATP結合を介した「分子スイッチ」として、DNA修復におけるエピジェネティック制御に関わることをこれまでに見出している。本研究では、DNA修復に必要なクロマチン・細胞核機能構造形成におけるArpの役割を、特にArpの分子スイッチ機能に注目して明らかにすることを目的とした。さらに、Arpの立体構造がアクチンと類似していることを利用して、アクチン結合化合物およびその誘導体からArpに結合する化合物を検索・解析することを目的とした。様々なクロマチンリモデリング複合体やヒストンアセチル化複合体に含まれるArp4に注目して解析を行い、Arp4のATP結合部位への変位導入によって、その機能や細胞核内局在が変化することが示された。さらに、Arp8が一本鎖DNAに高親和結合をすることを明らかにした。さらに、Arp8をノックアウトした細胞でのDNA損傷修復の解析により、Arp8が損傷修復に重要な役割を果たすことを明らかにした。これらの結果は、核内の複数のArpがDNA損傷修復に関与することを示すものである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (45 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 9 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Friedrich Miescher Institute(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Friedrich Miescher Institute
  • [Int'l Joint Research] Institute of Molecular Genetics(チェコ)

    • Country Name
      CZECH
    • Counterpart Institution
      Institute of Molecular Genetics
  • [Journal Article] Nuclear F-actin enhances the transcriptional activity of β-catenin by increasing its nuclear localization and binding to chromatin.2016

    • Author(s)
      Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Primal de Lanerolle, Masahiko Harata
    • Journal Title

      Histochem Cell Biol

      Volume: 145 Pages: 389-399

    • DOI

      0.1007/s00418-016-1416-9.

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genetic complementation analysis showed distinct contributions of the N-terminal tail of H2A.Z to epigenetic regulations2016

    • Author(s)
      Masayuki Kusakabe, Hiroyuki Oku, Ryo Matsuda, Tetsuya Hori, Akihiko Muto, Kazuhiko Igarashi, Tatuo Fukagawa, Masahiko Harata
    • Journal Title

      Genes Cells

      Volume: 21 Pages: 122-135

    • DOI

      10.1111/gtc.12327

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local potentiation of stress-responsive genes by upstream noncoding transcription.2016

    • Author(s)
      1. Takemata N, Oda A, Yamada T, Galipon J, Miyoshi T, Suzuki Y, Sugano S, Hoffman CS, Hirota K, Ohta K.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Res

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Analysis of novel Sir3 binding regions in Saccharomyces cerevisiae.2016

    • Author(s)
      2. Mitsumori R., OhashI T., Kugou K., Ichino A., Taniguchi K., Ohta K., Uchida H., Oki M.
    • Journal Title

      J. Biochem

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shugoshin forms a specialized chromatin domain at subtelomeres that regulates transcription and replication timing.2016

    • Author(s)
      3. Tashiro S, Handa T, Matsuda A, Ban T, Takigawa T, Miyasato K, Ishii K, Kugou K, Ohta K, Hiraoka Y, Masukata H, Kanoh J
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 7 Pages: -

    • DOI

      10.1038/ncomms10393.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contribution of nuclear actin to transcription regulation.2015

    • Author(s)
      Yamazaki S, Yamamoto K, Harata M.
    • Journal Title

      Genom Data

      Volume: 4 Pages: 127-129

    • DOI

      10.1016/j.gdata.2015.04.009.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The actin family protein ARP6 contributes to the structure and the function of the nucleolus.2015

    • Author(s)
      Kitamura H, Matsumori H, Kalendova A, Hozak P, Goldberg IG, Nakao M, Saitoh N, Harata M.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 464 Pages: 554-560

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.07.005.

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] アクチンファミリー分子によるクロマチン・細胞核機能制御2015

    • Author(s)
      原田昌彦、山崎祥他、尾間由佳子
    • Journal Title

      生化学会誌

      Volume: 87 Pages: 629-632

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2015.870629

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成2015

    • Author(s)
      山崎祥他、尾間由佳子、原田昌彦
    • Journal Title

      ナノ学会会報

      Volume: 13 Pages: 73-77

  • [Journal Article] Glycerophospholipid regulation of modality-specific sensory axon guidance in the spinal cord.2015

    • Author(s)
      4. Guy AT, Nagatsuka Y, Ooashi N, Inoue M, Nakata A, Greimel P, Inoue A, Nabetani T, Murayama A, Ohta K, Ito Y, Aoki J, Hirabayashi Y*, Kamiguchi H
    • Journal Title

      Science

      Volume: 349 Pages: 974-977

    • DOI

      doi: 10.1126/science.aab3516

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ストレス応答遺伝子HO-1発現へのINO80複合体の関与とbicyclic peptideによる人為的制御の試み2016

    • Author(s)
      秋山祐亮 高橋裕一朗 村上寛和 Christian Heinis 五十嵐和彦 加藤恭丈 原田昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター、北海道札幌市
    • Year and Date
      2016-03-30
  • [Presentation] 遺伝学的相補解析によるヒストンバリアントH2A.Zの機能ドメインと進化的保存性の解析2016

    • Author(s)
      高橋大輔、日下部将之、奥裕之、原田昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会 2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター、北海道札幌市
    • Year and Date
      2016-03-30
  • [Presentation] 遺伝学的相補を用いたヒストンバリアントH2A.Zおよび変異体の機能解析2016

    • Author(s)
      日下部将之、堀越直樹、佐藤浩一、 松田涼、奥裕之、堀哲也、深川竜郎、木村宏、胡桃坂仁志、原田昌彦
    • Organizer
      第3回 ヒストンバリアント研究会
    • Place of Presentation
      早稲田大学先端生命医科学センター、東京都新宿区
    • Year and Date
      2016-02-28
  • [Presentation] DNA二重鎖切断修復へのSUMO化修飾の関与2016

    • Author(s)
      折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠 智洋、Susan Gasser、原田昌彦
    • Organizer
      第13回SUMO研究会
    • Place of Presentation
      関西学院大学 大阪梅田キャンパス、大阪府大阪市
    • Year and Date
      2016-01-23
  • [Presentation] INO80クロマチンリモデリング複合体におけるアクチンファミリーArp5, Arp8の分子機構2016

    • Author(s)
      村上 寛和、秋山 祐亮、高橋 裕一朗、原田 昌彦
    • Organizer
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • Year and Date
      2016-01-14
  • [Presentation] ヒストンバリアントH2A.Z機能ドメインの進化的保存性解析2016

    • Author(s)
      奥裕之、日下部将之、原田昌彦
    • Organizer
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • Year and Date
      2016-01-13
  • [Presentation] 細胞分化における核内アクチンの機能解析2016

    • Author(s)
      山本浩志、山崎祥他、十川久美子、徳永万喜洋、原田昌彦
    • Organizer
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • Year and Date
      2016-01-13
  • [Presentation] 遺伝学的相補を用いたヒストンバリアントH2A.Zおよび変異体の機能解析2016

    • Author(s)
      日下部将之、奥裕之、堀越直樹、堀哲也、深川竜郎、胡桃坂仁志、原田昌彦
    • Organizer
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • Year and Date
      2016-01-12
  • [Presentation] 細胞核内アクチンフィラメントのゲノム機能への関与2016

    • Author(s)
      山崎祥他、山本浩志、十川久美子、徳永万喜洋、原田昌彦
    • Organizer
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • Year and Date
      2016-01-12
  • [Presentation] 酸化ストレス応答遺伝子HO-1発現へのINO80クロマチンリモデリング複合体の関与2015

    • Author(s)
      秋山祐亮 高橋裕一朗 村上寛和 Christian Heinis 五十嵐和彦 加藤恭丈 原田昌彦
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • Place of Presentation
      ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2015-12-04
  • [Presentation] アクチンファミリーによるクロマチン構造の階層的変換2015

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2015-12-04
    • Invited
  • [Presentation] 遺伝学的相補解析によるヒストンバリアントH2A.Zの機能ドメインと進化的保存性の解析2015

    • Author(s)
      高橋大輔、日下部将之、奥裕之、  原田昌彦
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2015-12-02
  • [Presentation] グルコース飢餓ストレス時のセンス・アンチセンス長鎖非コードRNAを介した遺伝子発現制御2015

    • Author(s)
      小田有沙
    • Organizer
      BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(神戸市中央区)
    • Year and Date
      2015-12-02
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着形成への核膜タンパク質の関与2015

    • Author(s)
      折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠 智洋、Susan Gasser、原田昌彦
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2015-12-01
  • [Presentation] ヒストンバリアントと核構造によるクロマチン機能構造制御2015

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      遺伝研研究会「クロマチン・細胞核構造の形成とダイナミクスによるゲノム機能制御」
    • Place of Presentation
      遺伝学研究所、静岡県三島市
    • Year and Date
      2015-10-29
    • Invited
  • [Presentation] DNA二本鎖切断領域の核膜近傍への係留と損傷誘導的な姉妹染色分体接着に関する解析2015

    • Author(s)
      尾間由佳子、折原行希、堀籠智洋、小西辰紀、Susan Gasser、原田昌彦
    • Organizer
      日本遺伝学会第87会大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス、宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-10-29
  • [Presentation] Functional analysis of the histone variant H2A.Z using gene knockout cell lines2015

    • Author(s)
      Masayuki Kusakabe, Tetsuya Hori2, Ryo Matsuda, Hiroyuki Oku, Hitoshi Kurumizaka, Tatsuo Fukagawa, Masahiko Harata
    • Organizer
      The 40th Naito Conference Epigenetics -From Histone Code to Therapeutic Strategy
    • Place of Presentation
      シャトレーゼガトーキングダム、北海道札幌市
    • Year and Date
      2015-09-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 核内アクチンフィラメントの分子機構の解析2015

    • Author(s)
      山崎祥他、原田昌彦
    • Organizer
      Robert Feulgen Prize 受賞記念ワークショップ
    • Place of Presentation
      東工大すずかけ台キャンパス、神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2015-09-11
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着形成への核膜タンパク質の関与2015

    • Author(s)
      折原行希、尾間由佳子、小西辰則、 堀籠智洋、Susan Gasser、原田昌彦
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第48回研究報告会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス、広島県東広島市
    • Year and Date
      2015-09-01
  • [Presentation] Functional analysis of the contribution of acetylation of H2A.Z to epigenetic regulations2015

    • Author(s)
      Masayuki Kusakabe, Ryo Matsuda, Hiroyuki Oku, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
    • Organizer
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台、兵庫県淡路市
    • Year and Date
      2015-08-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of nuclear filamentous-actin in transcriptional regulation2015

    • Author(s)
      Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Kumiko Sakata-Sogawa, Makio Tokunaga, Masahiko Harata
    • Organizer
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • Place of Presentation
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2015-08-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of Actin Family Proteins in the Organization of Functional Structures within the Nucleus2015

    • Author(s)
      Shota Yamazaki, Hiroshi Kitamura, Koji Yamamoto, Yukako Oma Yuki Orihara, Haruka Matsumori, Noriko Saitoh, and Masahiko Harata
    • Organizer
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • Place of Presentation
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyodo, Japan
    • Year and Date
      2015-08-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Masahiko Harata Roles of actin family proteins in chromatin and nuclear organization2015

    • Author(s)
      Masahiko Harata
    • Organizer
      24th Wilhelm Bernhard Workshop on the Cell Nucleus + 57th Symposium of the Society for Histochemistry
    • Place of Presentation
      Scholoss Wilhelminenberg, Vienna, Austria
    • Year and Date
      2015-08-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 核内アクチンフィラメントの転写制御への関与とその分子機構の解析2015

    • Author(s)
      山崎祥他、山本浩二、十川久美子、 徳永万喜洋、原田昌彦
    • Organizer
      転写サイクル合同班会議2015
    • Place of Presentation
      ホテル暖香園、静岡県伊東市
    • Year and Date
      2015-08-04
  • [Presentation] 転写サイクルにおけるクロマチンリモデリング複合体の動的リサイクルの解明2015

    • Author(s)
      村上寛和、秋山祐亮、高橋裕一朗、Christian Heinis、十川久美子、原田昌彦
    • Organizer
      転写サイクル合同班会議2015
    • Place of Presentation
      ホテル暖香園、静岡県伊東市
    • Year and Date
      2015-08-04
  • [Presentation] Long noncoding RNAs stimulate promoter binding of the transcription factor Atf1 by antagonizing the Grougho/Tup1-like corepressors Tup11 and Tup122015

    • Author(s)
      Naomichi Takemata
    • Organizer
      Pombe 2015
    • Place of Presentation
      生田神社会館 (神戸市中央区)
    • Year and Date
      2015-06-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of functional domains of histone variant H2A.Z by complementation analysis2015

    • Author(s)
      Masayuki Kusakabe, Ryo Matsuda, Hiroyuki Oku, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
    • Organizer
      Nuclear organization and actin-dependent mechanisms in genome stability
    • Place of Presentation
      大阪大学、大阪府吹田市
    • Year and Date
      2015-05-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Roles of nuclear actin filaments in transcriptional regulation2015

    • Author(s)
      Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Masahiko Harata
    • Organizer
      Institute for Protein Research (IRP) Seminar “Nuclear organization and actin-dependent mechanisms in genome stability
    • Place of Presentation
      Osaka University, Suita-shi, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2015-05-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Contribution of nuclear actin and Arps to functional organization of the nucleus and chromatin2015

    • Author(s)
      Masahiko Harata
    • Organizer
      Institute for Protein Research (IRP) Seminar “Nuclear organization and actin-dependent mechanisms in genome stability
    • Place of Presentation
      Osaka University, suita-shi, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2015-05-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 核内構造体とのインタープレイによるクロマチン動構造の制御2015

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      新学術領域 動的クロマチン構造と機能 第3回班会議
    • Place of Presentation
      ホテルルスツリゾート、北海道留寿都
    • Year and Date
      2015-05-08
  • [Book] 生命デザイン学入門2016

    • Author(s)
      小川(西秋)葉子、太田邦史
    • Total Pages
      224(1-32)
    • Publisher
      岩波ジュニア新書
  • [Remarks] http://www.harata-lab.org/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 空間的な近さの概念を用いた生体分子データの3次元構造の再構成方法2016

    • Inventor(s)
      平田祥人、小田有沙、太田邦史、合原一幸
    • Industrial Property Rights Holder
      平田祥人、小田有沙、太田邦史、合原一幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2016-023214
    • Filing Date
      2016-02-10

URL: 

Published: 2017-01-06  

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