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2021 Fiscal Year Annual Research Report

ヒストンバリアントH2A.Z非ゲノム情報の複製における分子機構と制御クロストーク

Publicly Offered Research

Project AreaMechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance
Project/Area Number 20H05378
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

原田 昌彦  東北大学, 農学研究科, 教授 (70218642)

Project Period (FY) 2020-11-19 – 2022-03-31
Keywordsヒストンバリアント / 細胞核 / クロマチン
Outline of Annual Research Achievements

ヒストンバリアントのクロマチンへの導入は、遺伝子機能の制御に重要なメカニズムの一つである。H2AヒストンのバリアントであるH2A.Zは、ゲノムの特定領域に導入されることで遺伝子の発現制御を行うことが知られている。さらにH2A.Zは、発生・分化・細胞がん化などの高次生命機能の発現にも重要な役割を果たす。しかし、ヒストンバリアントH2A.Zがクロマチン上の特定領域に導入される分子メカニズムや、複製後もこのH2A.Zの非ゲノム情報が維持される機構は不明なままであり、H2A.Zがどのように高次生命機能の制御に関わるかについての分子機構は十分に解明されていない。本研究では、これらの問題の解決を目指し、
H2A.Z遺伝子破壊酵母株やテトラサイクリン誘導的にヒストンバリアントH2A.Z発現をシャットダウンできる脊椎動物培養細胞(DT40細胞)などを用いて解析を開始した。さらに本研究を進める中で開発された、デグロンによって一過的にH2A.Zを分解可能な線虫株を用いた解析も行った。前年度に引き続き、クロマチン免疫沈降法と次世代シークエンサーを用いたChIP-seq法でH2A.Z導入を解析し、外的環境変化に対応した遺伝子発現変化と合わせて解析したところ、H2A.Zが遺伝子発現における環境応答に重要な役割を果たすことが示された。また、線虫株で一過的にH2A.Zを発現して発生を観察することにより、線虫においてH2A.Zが発生や、生殖腺の分化に重要な役割を果たすことが示された。このデグロン分解系を導入した線虫のシステムは、今後、H2A.Zの高次生命機能発現への関与を解析する上で有用であることが示された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (29 results)

All 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans2022

    • Author(s)
      Negishi T, Kitagawa S, Horii N, Tanaka Y, Haruta N, Sugimoto A, Sawa H, Hayashi KI, Harata M, Kanemaki MT.
    • Journal Title

      Genetics

      Volume: 220 Pages: iyab218

    • DOI

      10.1093/genetics/iyab218

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nucleoskeleton proteins for nuclear dynamics2021

    • Author(s)
      Miyamoto K, Harata M.
    • Journal Title

      J Biochem

      Volume: 169 Pages: 237-241

    • DOI

      10.1093/jb/mvab006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] THz irradiation inhibits cell division by affecting actin dynamics2021

    • Author(s)
      Yamazaki S, Ueno Y, Hosoki R, Saito T, Idehara T, Yamaguchi Y, Otani C, Ogawa Y, Harata M, Hoshina H.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 16 Pages: e0248381

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0248381

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In Vitro-Evolved Peptides Bind Monomeric Actin and Mimic Actin-Binding Protein Thymosin-beta42021

    • Author(s)
      Gubeli RJ, Bertoldo D, Shimada K, Gerhold CB, Hurst V, Takahashi Y, Harada K, Mothukuri GK, Wilbs J, Harata M, Gasser SM, Heinis C.
    • Journal Title

      ACS Chem Biol

      Volume: 16 Pages: 820-828.

    • DOI

      10.1021/acschembio.0c00825

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modulating dynamics and function of nuclear actin with synthetic bicyclic peptides2021

    • Author(s)
      Machida N, Takahashi D, Ueno Y, Nakama Y, Gubeli RJ, Bertoldo D, Harata M.
    • Journal Title

      J Biochem

      Volume: 169 Pages: 295-302

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa130

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Analysis of the molecular evolution of histone variant H2A.Z using a linker-mediated complex strategy and yeast genetic complementation2021

    • Author(s)
      Kitagawa S, Kusakabe M, Takahashi D, Narimiya T, Nakabayashi Y, Seki M, Horigome C, Harata M.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem

      Volume: 86 Pages: 104-108

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab190

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 細胞内蛋白質に対するテラヘルツ光照射影響2022

    • Author(s)
      上野佑也、山崎祥他、大谷知行、原田昌彦、保科宏道
    • Organizer
      理研シンポジウム第 9 回「光量子工学研究」―エクストリームフォトニクスが拓く未来の光科学―
  • [Presentation] 核内アクチン繊維形成とゲノム機能制御におけるアクチンファミリーArp4の役割、The actin-family protein Arp4 suppresses formation of nuclear actin filament2021

    • Author(s)
      上野 佑也、山崎 祥他、GERHOLD Christian、山本 浩志、宮本 圭、原田 昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着への核膜孔の関与 Relocation of DNA breaks to nuclear pores is involved in damage-induced sister chromatid cohesion2021

    • Author(s)
      折原行希,高橋大輔,小西辰紀,尾間由佳子,島田健士, Susan M. Gasser, 原田昌彦, 堀籠智洋
    • Organizer
      第38回染色体ワークショップ・第19回核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着への核膜孔の関与 Relocation of DNA breaks to nuclear pores is involved in damage-induced sister chromatid cohesion2021

    • Author(s)
      折原行希,高橋大輔,小西辰紀,尾間由佳子,島田健士, Susan M. Gasser, 原田昌彦, 堀籠智洋
    • Organizer
      日本農芸化学会 2021 年度(令和3 年度)[仙台]大会
  • [Presentation] 細胞内のアクチン繊維形成はTHz光照射によって促進される2021

    • Author(s)
      細木 亮輔,山崎祥他,上野裕也,保科宏道,小川雄一,原田昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [Presentation] 放射光が食と農の未来を拓く2021

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      東北大学多元物質科学研究所イノベーション・エクスチェンジ2020
    • Invited
  • [Presentation] 東北大学農学研究科の取り組みと農学分野における利用可能性2021

    • Author(s)
      原田昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会、シンポジウム「農芸化学領域における次世代放射光施設利活用ポテンシャルと将来展望」
    • Invited
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着には核膜孔との結合が必要である2021

    • Author(s)
      折原行希、高橋大輔、小西辰紀、岡田大和、尾間由佳子、島田健士、Susan M. Gasser、 原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会
  • [Presentation] Roles of the histone variant H2A.Z in post-embryonic development of C. elegans2021

    • Author(s)
      Saho Kitagawa, Natsumi Horii, Nami Haruta, Yukako Oma, Akane Konno, Masato Kanemaki, Sugimoto, and Masahiko Harata
    • Organizer
      23rd International C. elegans Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functional analysis of histone variant H2A.Z in response to nickel exposure of Caenorhabditis elegans2021

    • Author(s)
      Natsumi Horii, Saho kitagawa, Mayu Aida, Masahiko Harata
    • Organizer
      線虫研究の未来を創る会 2021
  • [Presentation] 大腸菌培養におけるフッ素系不活性溶媒添加の影響解析2021

    • Author(s)
      細木亮輔、川田晃士、山重貴久、菊池正二郎、小川雄一、原田昌彦
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部第156回大会
  • [Presentation] 老化した出芽酵母における DNA 二本鎖切断の核膜結合に関する解析2021

    • Author(s)
      堀川和希、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      酵母研究若手の会 第7回研究会
  • [Presentation] 老化した出芽酵母におけるDNA二本鎖切断の解析2021

    • Author(s)
      堀川和希、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第156回大会
  • [Presentation] 核膜孔結合によるrDNA安定化機構の解明2021

    • Author(s)
      岡田大和、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      第7回酵母研究若手の会
  • [Presentation] DNA損傷誘導性姉妹染色分体間接着には損傷部位と核膜孔との結合が必要である2021

    • Author(s)
      岡田大和、折原行希、高橋大輔、小西辰紀、尾間由佳子、島田健士、Susan M. Gasser、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第156回大会
  • [Presentation] テラヘルツ光照射による細胞内アクチン繊維形成の制御技術の探索2021

    • Author(s)
      上野佑也、山崎祥他、小川雄一、保科宏道、原田昌彦
    • Organizer
      テラヘルツ科学の最先端VIII
  • [Presentation] テラヘルツ光照射による細胞内アクチンフィラメント操作の試み、Application of terahertz wave for manipulation of intracellular actin filaments2021

    • Author(s)
      上野 佑也、山崎 祥他、坪内 雅明、小川 雄一、保科 宏道、大谷 知行、原田 昌彦
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 早?症細胞における核内アクチン動態変化とその機構の解析2021

    • Author(s)
      高橋祐人、町田奈々子、松下純平、宮本圭、原田昌彦
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] 高強度テラヘルツ光照射がDNA損傷修復反応に与える影響の解析2021

    • Author(s)
      細木亮輔、上野佑也、山崎祥他、保科宏導、小川雄一、原田昌彦
    • Organizer
      第44回回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 早老症細胞における核内アクチンとラミンAのクロストーク2021

    • Author(s)
      高橋祐人、名嘉真良広、町田奈々子、Tom Misteli、原田昌彦
    • Organizer
      第39回染色体ワークショップ・第19回核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] ゲノム機能制御および個体発生・分化におけるヒストンバリアントH2A.Zの機能解明2021

    • Author(s)
      北川紗帆、堀井菜摘、春田奈美、尾間由佳子、金野あかね、鐘巻将人、杉本亜砂子、原田昌彦
    • Organizer
      第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色体分体間接着には核膜孔との結合が必要である2021

    • Author(s)
      Yamato Okada, Yuki Orihara, Daisuke Takahashi, Tatsunori Konishi, Yukako Oma, Kenji Shimada, Susan M. Gasser, Masahiko Harata, Chihiro Horigome
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 老化した出芽酵母におけるDNA二本鎖切断の核膜結合に関する解析2021

    • Author(s)
      堀川和希、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会

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Published: 2022-12-28  

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