転写サイクルにおけるクロマチンリモデリング複合体のリサイクル機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
• Project/Area Number: 25118503
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 原田 昌彦 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70218642)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: クロマチン / 転写 / クロマチンリモデリング複合体 / アクチンファミリー

Outline of Annual Research Achievements

ゲノムは核内でクロマチンを形成して収納されており、このクロマチン構造が転写開始、伸長などを含む様々な転写サイクルの制御に関与している。これまでに、クロマチン構造を変換するクロマチンリモデリング複合体が、この転写サイクル制御に関わっていることが示されている。しかし、細胞あたりのクロマチンリモデリング複合体の分子数は、これらの複合体の機能を考えると著しく少ない。このところから、転写サイクルの過程では、クロマチンリモデリング複合体の形成、クロマチン結合・解離、複合体の解消といった、リサイクルが活発に行われていることを示唆している。本研究では、転写サイクルにおけるクロマチンリモデリング複合体のリサイクルとその機構を明らかにすることを目的として研究を進めた。INO80クロマチンリモデリング複合体の構成因子であるIno80, Arp5, Arp8に注目して解析を行った。まず、大腸菌で発現、精製したArp8を用いた解析を行った。ゲルシフト解析やArp8ノックアウト細胞の解析によって、Arp8が一本鎖DNAに高親和結合することをはじめて明らかにした。また、十川計画研究班員との共同研究により、Ino80, Arp5, Arp8のFRAP解析および一分子解析を行った。その結果、これらのINO80クロマチンリモデリング複合体の構成因子が、それぞれ核内で異なった挙動を示すことが明らかとなった。この結果は、INO80クロマチンリモデリング複合体の構成因子が、転写サイクルの進行に伴って解離・形成を繰り返して機能している可能性を示している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nuclear actin activates human transcription factor genes including the OCT4 gene (2015)
  • Author(s): Yamazaki, S., Yamamoto, K., Tokunaga, M., Sakata-Sogawa, K., and Harata, M.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. Volume: 79 Pages: 242-246
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.972332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成 (2015)
  • Author(s): 山崎祥他、尾間由佳子、原田昌彦
  • Journal Title: ナノ学会会報 Volume: 13 Pages: 73-77
• [Journal Article] DNA binding properties of the actin-related protein Arp8 and its role in DNA repair. (2014)
  • Author(s): Osakabe, A., Takahashi, Y., Murakami, H., Otawa, K., Tachiwana, H., Oma, Y., Hitoshi Nishijima, H., Shibahara, K., Kurumizaka, H., Harata, M.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: －
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108354
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SWR1 and INO80 chromatin remodelers contribute to DNA double-strand break perinuclear anchorage site choice. (2014)
  • Author(s): Horigome, C., Oma, Y., Konishi, T., Schmid, R., Marcomini, I., Hauer, M.H., Dion, V., Harata, M., and Gasser, S.M.
  • Journal Title: Mol Cell Volume: 55 Pages: 626-639
  • DOI: 0.1016/j.molcel.2014.06.027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nuclear actin filaments recruit cofilin and actin-related protein 3, and their formation is connected with a mitotic block. (2014)
  • Author(s): Kalendova, A., Kalasova, I., Yamazaki, S., Ulicna, L., Harata, M., and Hozak, P.
  • Journal Title: Histochem Cell Biol Volume: 142 Pages: 139-152
  • DOI: 10.1007/s00418-014-1243-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible involvement of LKB1-AMPK signaling in non-homologous end joining. (2014)
  • Author(s): Ui, A., Ogiwara, H., Nakajima, S., Kanno, S., Watanabe, R., Harata, M., Okayama, H., Harris, C.C., Yokota, J., Yasui, A., and Kohno, T.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 33 Pages: 1640-1648
  • DOI: 10.1038/onc.2013.125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reorganization of damaged chromatin by the exchange of histone variant H2A.Z-2 (2014)
  • Author(s): Nishibuchi, I., Suzuki, H., Kinomura, A., Sun, J., Liu, N.A., Horikoshi, Y., Shima, H., Kusakabe, M., Harata, M., Fukagawa, T., and Tashiro, K.
  • Journal Title: Int J Radiat Oncol Biol Phys Volume: 89 Pages: 736-744
  • DOI: 10.1016/j.ijrobp.2014.03.031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of the transformation efficiency of Sacchaaromyces cerevisiae by altering carbon sources in pre-culture (2014)
  • Author(s): Konishi, T., and Harata, M.
  • Journal Title: Biosci Biotechnol Biochem Volume: 78 Pages: 1090-1093
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.915730
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Actin family proteins involved in the functional organization of chromatin and the nucleus (2015)
  • Author(s): Oma, Y., Takahashi, Y., Murakami, H., Horigome, C., Gasser, S.M., Osakabe, A., Kurumizaka, H., Harata, M.
  • Organizer: Understanding the genome III - G60 Symposium
  • Place of Presentation: Chexbres, Switzerland
  • Year and Date: 2015-03-20
• [Presentation] Role of actin family proteins in the functional organization of chromatin and the nucleus. (2014)
  • Author(s): Yamazaki, S., Yamamoto, K., Oma, Y., Hozak, P., Gasser, S. and Harata, M.
  • Organizer: The 4D Nucleome 2014
  • Place of Presentation: Aki Ground Hotel, Hiroshima, Japan
  • Year and Date: 2014-12-18
• [Presentation] Involvement of nuclear filamentous-actin in the regulation of transcription. (2014)
  • Author(s): Yamazaki, S., Yamamoto, K., Sakata-Sogawa, K., Tokunaga, M. and Harata, M.
  • Organizer: The 4D Nucleome 2014
  • Place of Presentation: Aki Ground Hotel, Hiroshima, Japan
  • Year and Date: 2014-12-18
• [Presentation] Behavior of nuclear actin in cell differentiation. (2014)
  • Author(s): Yamamoto, K., Yamazaki, S., Sakata-Sogawa, K., Tokunaga, M. and Harata, M.
  • Organizer: The 4D Nucleome 2014
  • Place of Presentation: Aki Ground Hotel, Hiroshima, Japan
  • Year and Date: 2014-12-18
• [Presentation] Roles of nuclear filamentous-actin in transcriptional regulation. (2014)
  • Author(s): Yamazaki, S., Yamamoto, K., Sakata-Sogawa, K., Tokunaga, M. and Harata M.
  • Organizer: The 2014 ASCB/IFCB Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, USA
  • Year and Date: 2014-12-07
• [Presentation] Nucleocytoplasmic relocation of actin in cell differentiation. (2014)
  • Author(s): Yamamoto, K., Yamazaki, S., Sakata-Sogawa, K., Tokunaga, M. and Harata, M.
  • Organizer: The 2014 ASCB/IFCB Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, USA
  • Year and Date: 2014-12-07
• [Presentation] Nuclear actin and ARPs involved in the functional organization of chromatin (2014)
  • Author(s): Harata, M.
  • Organizer: The 2014 ASCB/IFCB Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, USA
  • Year and Date: 2014-12-06
  • Invited
• [Presentation] Roles of actin family proteins in chromatin and nuclear organizaion for DNA repair. (2014)
  • Author(s): Oma, Y., Takahashi, Y., Murakami, H., Horigome, C., Gasser, S., Osakabe, A., Kurumizaka, H. and Harata, M.
  • Organizer: The 9th 3R symposium
  • Place of Presentation: Tokinosumika, Gotemba, Shizuoka
  • Year and Date: 2014-11-19
• [Presentation] ヒストンバリアントH2A.ZとINO80クロマチンリモデリング複合体によるクロマチン機能制御 (2014)
  • Author(s): 原田昌彦
  • Organizer: 平成26年度遺伝研研究会「クロマチンにおけるゲノムDNAの機能発現メカニズム」
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所、三島
  • Year and Date: 2014-10-30
  • Invited
• [Presentation] アクチンファミリーによる細胞核とクロマチンの機能構造制御 (2014)
  • Author(s): 原田昌彦
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会シンポジウム「核構造タンパク質によるクロマチン時空間制御の理解とマニピュレーション」
  • Place of Presentation: 京都国際会議場、京都
  • Year and Date: 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成 (2014)
  • Author(s): 原田昌彦
  • Organizer: 分子科学研究所研究会「細胞核内反応の分子科学」
  • Place of Presentation: 分子科学研究所、岡崎
  • Year and Date: 2014-09-27
  • Invited
• [Presentation] Analysis of function of H2A.Z isoforms by using gene knockout cells. (2014)
  • Author(s): Kusakabe, M., Matsuda, R., Oku, H., Hori, T., Fukagawa, T., Horikoshi, N., Kurumizaka, H. and Harata., M.
  • Organizer: The EMBO workshop on Histone Variants in 2014
  • Place of Presentation: Strasbourg, France
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04