2015 Fiscal Year Annual Research Report
DNAメチル化を制御するユビキチンシグナルとその機能の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | New aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation |
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| Project/Area Number |
15H01188
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
西山 敦哉 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (50378840)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / ヒストン / ユビキチン化 / DNMT1 / UHRF1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核生物において、DNAはヒストンタンパク質と共にクロマチンを形成しており、その機能は「ヒストンコード」と呼ばれる様々な翻訳後修飾によって、複雑に制御されている。その一つとしてヒストンH3のユビキチン化はDNAメチル化酵素であるDNMT1と相互作用することで、DNA複製時におけるDNAメチル化模様の維持 (維持DNAメチル化）に重要な役割を果す。しかし、そのユビキチン鎖の形状や結合様式については未解明である。そこで、本研究では、維持DNAメチル化の過程を試験管内で再現可能であるツメガエル卵由来の無細胞系を用いてH3ユビキチン化を介したDNAメチル化制御について解析を行った。
DNAメチル化反応をDNMT1の免疫除去などにより阻害すると、ヘミメチル化DNA結合能をもつE3ユビキチンリガーゼUHRF1がクロマチン上に蓄積し、ヒストンH3のユビキチン化が増強される。形成されたユビキチン化H3を可溶化し、ヒストンH3抗体による免疫沈降、またユビキチン化H3結合能を持つDNMT1蛋白質を用いたプルダウン法により、ユビキチン化H3を単離し、質量分析を行うことで、H3上に形成されるユビキチン鎖の形状を同定した。これらの解析結果を通じて、ヒストンH3が通常のポリユビキチン鎖とは異なるユニークなユビキチン化を受けており、それがDNMT1との相互作用に重要であることが示された。また、この過程でDNMT1-ユビキチン化H3複合体と特異的に相互作用する可能性を持つ二つの候補蛋白質を見いだした。これらの因子について、DNAメチル化との関連は未だ明らかとなっておらず、DNAメチル化を制御する新たな分子機構の存在が予想される。次年度以降、上記因子の機能解析を中心に、さらにDNAメチル化の制御機構の解析を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はヒストンH3ユビキチン鎖の形状と性質、そして新規相互作用因子について解析を進め、いずれの解析からも十分な知見が得られた。次年度以降に向けて、おおむね順調に計画が進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ユビキチン化H3の構造と機能解析については、論文投稿に向けて結果の取りまとめを進める。また、本年度に得られた新たなDNAメチル化制御因子について、卵無細胞系を用いた解析により、その機能とDNAメチル化における役割を明らかにする。
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