Elucidation of transcriptional regulation by histone modification pattern

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293059
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 中山 啓子 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60294972)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 舟山 亮 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20452295) ; 細金 正樹 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助手 (30734347)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ヒストン修飾 / リンパ球 / ChIPシークエンス / 乳癌細胞株

Outline of Annual Research Achievements

血球細胞および乳癌細胞をモデル細胞として用いて研究を継続した。乳癌細胞株をTGF-βで処理をすると、上皮細胞マーカーの発現が低下し、間葉系細胞のマーカーの発現が認められることが知られているので、これをモデル細胞として用いた。この細胞で、H3K27me3の修飾酵素であるEZH2をノックダウンしてH3K27me3の修飾レベルを低下させて間葉系細胞のマーカーの発現の変化を調べることを試みた。EZH2のノックダウンにより細胞全体のH3K27me3が大幅に低下することを確認した。そこでTGF-βによる転写の変化を誘導し、EZH2による修飾の有無が転写変化に影響を与えるかを調べた。その結果、予想に反して、転写変化には著しい変化をもたらさなかった。
次に、B細胞におけるEZH2の意義を調べる目的でEZH2欠失細胞の解析を行った。予想通りH3K27me3のレベルが低下していた。また、転写が活性化している遺伝子リストを得ることもできた。それによると、H3K27me3のレベル低下している遺伝子のうち100あまりの遺伝子の転写が活性化していた。この時、エンハンサーの活性を調べるためにヒストンH3K4me1を調べた。EZH2欠失によりH3K4me1が変化しているゲノム領域を確認することができたが、その領域がエンハンサーとしていずれの遺伝子を制御しているかについては、明確な結論を得ることができなかった。
膵β細胞における外環境の変化にともなう反応とそれを制御している転写とエピゲノム変化に関する研究については、転写プロファイルを取得した。大きく転写が変化している遺伝子について解析を進め、エピゲノム変化との相関を検討した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Geminin is an indispensable inhibitor of Cdt1 in mouse embryonic stem cells. (2017)
  • Author(s): Hosogane, M., Bosu, L., Fukumoto, E., Yamada, H., Sato, S., Nakayama, K.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/gtc.12482.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Bach2-Cebp Gene Regulatory Network for the Commitment of Multipotent Hematopoietic Progenitors. (2017)
  • Author(s): Itoh-Nakadai, A., Matsumoto, M., Kato, H., Sasaki, J., Uehara, Y., Sato, Y., Ebina-Shibuya, R., Morooka, M., Funayama, R., Nakayama, K., Ochiai, K., Muto, A., Igarashi, K.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 18 Pages: 2401-2414
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.029.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A large-scale targeted proteomics assay resource based on an in vitro human proteome. (2017)
  • Author(s): Matsumoto, M., Matsuzaki, F., Oshikawa, K., Goshima, N., Mori, M., Kawamura, Y., Ogawa, K., Fukuda, E., Nakatsumi, H., Natsume, T., Fukui, K., Horimoto, K., Nagashima, T., Funayama, R., Nakayama, K., Nakayama, K.I.
  • Journal Title: Nat. Methods Volume: 14 Pages: 251-258
  • DOI: 10.1038/nmeth.4116.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulatory signatures of liver regeneration distilled by integrative analysis of mRNA, histone methylation, and proteomics. (2017)
  • Author(s): Sato, Y., Katoh, Y., Matsumoto, M., Sato, M., Ebina, M., Itoh-Nakadai, A., Funayama, R., Nakayama, K., Unno, M., Igarashi, K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.774547.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exome sequencing deciphers a germline MET mutation in familial epidermal growth factor receptor-mutant lung cancer. (2017)
  • Author(s): Tode, N., Kikuchi, T., Sakakibara, T., Hirano, T., Inoue, A., Ohkouchi, S., Tamada, T., Okazaki, T., Koarai, A., Sugiura, H., Niihori, T., Aoki, Y., Nakayama, K., Matsumoto, K., Matsubara, Y., Yamamoto, M., Watanabe, A., Nukiwa, T., Ichinose, M.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/cas.13233.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The aryl hydrocarbon receptor AhR links atopic dermatitis and air pollution via induction of the neurotrophic factor artemin. (2017)
  • Author(s): Hidaka, T., Ogawa, E., Kobayashi, E.H., Suzuki, T., Funayama, R., Nagashima, T., Fujimura, T., Aiba, S., Nakayama, K., Okuyama, R., Yamamoto, M.
  • Journal Title: Nat. Immunol. Volume: 18 Pages: 64-73
  • DOI: 10.1038/ni.3614.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The SCFbeta-TRCP E3 ubiquitin ligase complex targets Lipin1 for ubiquitination and degradation to promote hepatic lipogenesis. (2017)
  • Author(s): Shimizu, K., Fukushima, H., Ogura, K., Lien, E.C., Nihira, N.T., Zhang, J., North, B.J., Guo, A., Nagashima, K., Nakagawa, T., Hoshikawa, S., Watahiki, A., Okabe, K., Yamada, A., Toker, A., Asara, J.M., Fukumoto, S., Nakayama, K.I., Nakayama, K., Inuzuka, H., Wei, W.
  • Journal Title: Sci. Signal. Volume: 10 Pages: eaah4117
  • DOI: 10.1126/scisignal.aah4117.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Homeostatic Shift Facilitates Endoplasmic Reticulum Proteostasis through Transcriptional Integration of Proteostatic Stress Response Pathways. (2017)
  • Author(s): Baird, L., Tsujita, T., Kobayashi, E., Funayama, R., Nagashima, T., Nakayama, K., Yamamoto, M.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: 37 Pages: e00439-16
  • DOI: 10.1128/MCB.00439-16.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dramatic response after functional hemispherectomy in a patient with epileptic encephalopathy carrying a de novo COL4A1 mutation. (2017)
  • Author(s): Hino-Fukuyo, N., Kikuchi, A., Iwasaki, M., Sato, Y., Kubota, Y., Kobayashi, T., Nakayama, T., Haginoya, K., Arai-Ichinoi, N., Niihori, T., Sato, R., Suzuki, T., Kudo, H., Funayama, R., Nakayama, K., Aoki, Y., Kure, S.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: 39 Pages: 337-340
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2016.11.006.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ubiquitylation of Ku80 by RNF126 Promotes Completion of Nonhomologous End Joining-Mediated DNA Repair. (2017)
  • Author(s): Ishida, N., Nakagawa, T., Iemura, S.I., Yasui, A., Shima, H., Katoh, Y., Nagasawa, Y., Natsume, T., Igarashi, K., Nakayama, K.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: 37 Pages: e00347-16
  • DOI: 10.1128/MCB.00347-16.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Wnt-beta-catenin signaling regulates ABCC3 (MRP3) transporter expression in colorectal cancer. (2016)
  • Author(s): Kobayashi, M., Funayama, R., Ohnuma, S., Unno, M., Nakayama, K.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 107 Pages: 1776-1784
  • DOI: 10.1111/cas.13097.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lack of genetic variation prevents adaptation at the geographic range margin in a damselfly. (2016)
  • Author(s): Takahashi, Y., Suyama, Y., Matsuki, Y., Funayama, R., Nakayama, K., Kawata, M.
  • Journal Title: Mol. Ecol. Volume: 25 Pages: 4450-4460
  • DOI: 10.1111/mec.13782.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Tohoku Medical Megabank Project: Design and Mission. (2016)
  • Author(s): Kuriyama, S.et al.Tohoku Medical Megabank Project Study Group, T., Yamamoto, M.
  • Journal Title: J. Epidemiol. Volume: 26 Pages: 493-511
  • DOI: 10.2188/jea.JE20150268.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lack of Transcription Triggers H3K27me3 Accumulation in the Gene Body. (2016)
  • Author(s): Hosogane, M., Funayama, R., Shirota, M., Nakayama, K.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 16 Pages: 696-706
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.06.034.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The double knockout of Bach1 and Bach2 in mice reveals shared compensatory mechanisms in regulating alveolar macrophage function and lung surfactant homeostasis. (2016)
  • Author(s): Ebina-Shibuya, R., Watanabe-Matsui, M., Matsumoto, M., Itoh-Nakadai, A., Funayama, R., Nakayama, K., Muto, A., Igarashi, K.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 160 Pages: 333-344
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genomewide approaches for BACH1 target genes in mouse embryonic fibroblasts showed BACH1-Pparg pathway in adipogenesis. (2016)
  • Author(s): Matsumoto, M., Kondo, K., Shiraki, T., Brydun, A., Funayama, R., Nakayama, K., Yaegashi, N., Katagiri, H., Igarashi, K.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 21 Pages: 553-567
  • DOI: 10.1111/gtc.12365.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Human genetic variation database, a reference database of genetic variations in the Japanese population. (2016)
  • Author(s): Higasa, K., Miyake, N., Yoshimura, J., Okamura, K., Niihori, T., Saitsu, H., Doi, K., Shimizu, M., Nakabayashi, K., Aoki, Y., Tsurusaki, Y., Morishita, S., Kawaguchi, T., Migita, O., Nakayama, K., Nakashima, M., Mitsui, J., Narahara, M., Hayashi, K., Funayama, R., et al.
  • Journal Title: J. Hum. Genet. Volume: 61 Pages: 547-553
  • DOI: 10.1038/jhg.2016.12.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nrf2 suppresses macrophage inflammatory response by blocking proinflammatory cytokine transcription. (2016)
  • Author(s): Kobayashi, E.H., Suzuki, T., Funayama, R., Nagashima, T., Hayashi, M., Sekine, H., Tanaka, N., Moriguchi, T., Motohashi, H., Nakayama, K., Yamamoto, M.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 7 Pages: 11624
  • DOI: 10.1038/ncomms11624.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Molecular analysis of Amyotrophic Lateral Sclerosis associated Cyclin F mutants. (2016)
  • Author(s): Yujiao Yu, Akane Morohoshi, Tadashi Nakagawa, Keiko Nakayama.
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] ユビキチン化によるFACT複合体の機能制御 (2016)
  • Author(s): 諸星茜、中川直、中山啓子
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] H3K27ヒストン修飾によるエンハンサー制御のゲノムワイド解析 (2016)
  • Author(s): 細金正樹、中山啓子
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] 大腸がんにおけるタンパク質シトルリン化酵素PADI2の役割 (2016)
  • Author(s): 舟山亮、谷口肇、水間正道、藤島史喜、小林実、大沼忍、海野倫明、中山啓子
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] Reactivation of cell proliferation by continuous TGF-β treatment. (2016)
  • Author(s): Tadashi Nakagawa, Masaki Hosogane, Ryo Funayama, Keiko Nakayama.
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 大腸癌で発現が抑制されるPeptidylarginine deiminase2の機能解析 (2016)
  • Author(s): 谷口肇、舟山亮、小林実、高館達之、阿部友哉、水間正道、藤島史喜、大沼忍、内藤剛、海野倫明、中山啓子
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-10-06
• [Remarks] 東北大学がん医学コアセンター細胞増殖制御分野
  • URL: http://www.devgen.med.tohoku.ac.jp/