2011 Fiscal Year Annual Research Report
転写を制御する核内糖修飾シグナルの試験管内解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states. |
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| Project/Area Number |
22121502
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤木 亮次 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (40534516)
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| Keywords | 転写制御 / クロマチン / 糖修飾 |
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| Research Abstract |
本研究では、生化学的な精製手法およびリコンビナントタンパク質を用いた試験管内反応系を駆使し、核内糖(GlcNAc)修飾シグナルの作用点を明らかにすることを目的としている。まず、新しい「核内糖タンパク質」を探索するため、抗0-GlcNAc化セリン/トレオニン認識抗体(RL2)を用いたアフィニティー精製をおこなった。液体クロマトグラフィー-質量分析計によって解析した結果、全284因子の同定に成功した。これらの中から、今までに知られていなかったヒストンタンパク質のGlcNAc修飾に着目した。さらに、リコンビナント糖転移酵素(OGT)を使ったin vitro GlcNAc修飾系を活用し、ヒストンH2Bタンパク質上のO-GlcNAc化部位を電子伝達解離(ETD)質量分析計で同定することに成功した。
ヒストンタンパク質の新たな翻訳後修飾という性質上、これがゲノム上のどのような遺伝子上に存在しているのかが最大の疑問となる。GlcNAc化ヒストンH2Bを特異的に認識するモノクローナル抗体を作出し、クロマチン免疫沈降-シーケンシング(ChIP-seq)法を行った。マイクロアレイによる遺伝子発現の解析結果とハイブリッドさせることにより、この修飾が転写の活発な遺伝子上に多く存在することをつきとめた。また、標的遺伝子の多くは代謝と関連していることが明らかとなり、これには糖尿病の発症と関係するGlycogen synthase kinase3β(GSK3β)遺伝子なども含まれていた。以上の結果から、この修飾が新しい遺伝子発現制御機構を介することによって、糖尿病をはじめとするメタボリックシンドロームの病態と深く関係する可能性を見出すことができた。
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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
本研究では、生化学的な精製手法およびリコンビナントタンパク質を用いた試験管内反応系を駆使し、核内糖(GlcNAc)修飾シグナルの作用点を明らかにすることを目的としていた。これまでの研究を通じて、ヒストンがGlcNAc修飾され、この修飾は転写調節と密接な関係にあることを見出した。すなわち、糖修飾シグナルという観点から、クロマチン構造と転写制御という新しい作用点を見出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究では、主に核内における糖修飾の基質に焦点を当てて研究を進めてきた。今後は糖転移酵素(OGT)による糖修飾制御の分子メカニズムにも注目し、解析を進めていきたい。具体的には、核内OGT複合体を精製・同定することにより、OGTを介する糖転移反応の素過程や機構を分子レベルで明らかにすることを目指したい。これによって細胞がグルコースに応答して遺伝子発現の調節を行う機構の一端をあきらかにすることができると考えている。
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[Journal Article] GlcNAcylation of histone H2B facilitates its monoubiquitination2011
Author(s)
Fujiki R, Hashiba W, Sekine H, Yokoyama A, Chikanishi T, Ito S, Imai Y, Kim J, He HH, Igarashi K, Kanno J, Ohtake F, Kitagawa H, Roeder RG, Brown M, Kato S
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Journal Title
Nature
Volume: 480
Pages: 557-560
DOI
Peer Reviewed
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