ＵＨＲＦ１タンパク質の天然変性領域の機能－構造解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Target recognition and expression mechanism of intrinsically disordered protein
• Project/Area Number: 24113711
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 有田 恭平 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 准教授 (40549648)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 天然変性タンパク質 / UHRF1 / エピジェネティクス

Research Abstract

DNAのメチル化やヒストンの翻訳後修飾はエピジェネティクスな情報の担い手であり、真核生物の初期胚の形成・発生や細胞分化、遺伝子発現制御に極めて重要な働きをしている。UHRF1はヒストン修飾の認識とDNAメチル化の維持に関与しており、エピジェネティクスな機構を統合する因子であると考えられている。UHRF1は5つの機能ドメインを有している。各ドメイン間のlinkerは天然変性領域であると予測されているがUHRF1のエピジェネティクスな機能に重要な働きをしている。
本年度はDNAメチル化の維持機構に関与するUHRF1とDnmt1に注目し、これら2つの因子の相互作用様式の解明を試みた。特にUHRF1の天然変性領域の機能を構造生物学的, 生化学、細胞生物学的な手法を用いて明らかにすることを目的とした。
Dnmt1のRFTSとの相互作用にUHRF1のリンカー領域が寄与していることを明らかにした。さらにこの結合を等温滴定型カロリーメトリーを用いて、定量的に解析した。NMRによる滴定実験から、リンカーのどのアミノ酸残基がRFTSとの相互作用に寄与しているかを明らかにし、その構造生物学的な情報を得ることに成功した。実際に、相互作用に関与するアミノ酸残基を置換した変異体では、RFTSとの親和性が落ちることや結合比が大きく変化し、特異的に相互作用ができなくなっていることが明らかになった。これらの実験結果を踏まえて、原子レベルでの構造情報からRFTSとUHRF1の相互作用の詳細な機構の解明のために、複合体の結晶化を行った。現在結晶はまだ得られていないが、今後さらに相互作用部位の精密化や結晶化条件の探索を行うことにより複合体のX線結晶構造解析を目指す予定である。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The DNA Methyltransferase Dnmt1 Directly Interacts with the SET and RING Finger Associated (SRA) Domain of the Multifunctional Protein Uhrf1 to Facilitate Accession of the Catalytic Center to Hemi-methylated DNA (2014)
  • Author(s): Berkyurek AC, Suetake I, Arita K, Takeshita K, Nakagawa A, Shirakawa M, Tajima S.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Pages: 379-386
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.523209
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Uhrf1-dependent ubiquitylation of histone H3 at lysine 23 couples maintenance DNA methylation and DNA replication. (2013)
  • Author(s): Nishiyama A, Yamaguchi L, Sharif J, Johmura Y, Kawamura T, Nakanishi K, Shimamura S, Arita K, Kodama T, Ishikawa F, Koseki H, and Nakanishi M
  • Journal Title: Nature Volume: 502 Pages: 249-253
  • DOI: 10.1038/nature12488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Fluorogenic Probes for Quick No-Wash Live-Cell Imaging of Intracellular Proteins (2013)
  • Author(s): Hori Y, Norinobu T, Sato M, Arita K, Shirakawa M, Kikuchi K.
  • Journal Title: JACS. Volume: 135 Pages: 12360-12365
  • DOI: 10.1021/ja405745v.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative comparison of protein dynamics in live cells and in vitro by in-cell (19)F-NMR. (2013)
  • Author(s): Takaoka Y, Kioi Y, Morito A, Otani J, Arita K, Ashihara E, Ariyoshi M, Tochio H, Shirakawa M, Hamachi I
  • Journal Title: Chem Commun (Camb) Volume: 49 Pages: 2801-2803,
  • DOI: 10.1039/c3cc39205h
  • Peer Reviewed
• [Remarks] 横浜市立大学構造生物学研究室
  • URL: http://www-mls.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/lab/xtal-mls.html