• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2013 Fiscal Year Annual Research Report

ヌクレオソームにおける紫外線DNA損傷の収納と認識の分子機構

Publicly Offered Research

Project AreaCoupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
Project/Area Number 25131720
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

越阪部 晃永  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (70632107)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords染色体 / ゲノム / 紫外線損傷 / クロマチン / ヌクレオソーム / ヌクレオチド除去修復 / 遺伝情報 / ヒストン
Research Abstract

本研究の目的は、紫外線損傷DNAのヌクレオソーム収納機構および認識機構を明らかにすることである。遺伝情報を担うゲノムDNAは、紫外線によってシクロブタン型ピリミジン二量体(CPD) や6-4 光産物などの塩基架橋損傷を受けることが知られている。これらの架橋損傷は、ヌクレオチド除去修復経路によって修復される。真核生物において、ゲノムDNAはヌクレオソームを基本単位としたクロマチンを形成し、細胞核内に収納されている。しかし、紫外線によって損傷を受けた塩基がどのようにしてクロマチンに収納され、ヌクレオチド除去修復関連因子によって認識・修復されるかは未だ不明であった。そこで本研究では、特定の位置に損傷塩基を挿入したDNAを用いて、損傷塩基を含むヌクレオソームの試験管内再構成を行い、生化学的解析および構造生物学的解析によって上述の問題の解明を目指している。これまでに、6-4光産物をヒストン側(内側)もしくは溶媒側(外側)に配置したヌクレオソームのX線結晶構造解析を行い、その立体構造を明らかにした。その結果、ヌクレオソーム中の損傷塩基の揺らぎが導入される位置によって異なることを見出した。次に、紫外線損傷塩基認識タンパク質UV-DDBによるヌクレオソーム中の損傷塩基の認識機構を明らかにするために、生化学的解析を行った。先行研究よりUV-DDBは損傷塩基を含むDNAへの結合活性を有することが報告されているため、DNAを検出する方法ではヌクレオソームとの特異的な複合体のみを検出することが困難であった。そこで、ヌクレオソームとUV-DDBとの特異的な複合体を検出するために、ヒストンを蛍光標識する系を新たに確立した。蛍光標識したヒストンを含むヌクレオソームを再構成し、UV-DDBとの結合を生化学的に解析した結果、UV-DDBは損傷塩基の位置に関わらずヌクレオソームに結合することが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究において、特定の位置に6-4光産物を配置したヌクレオソームを試験管内で再構成し、X線結晶構造解析法によりその立体構造の解明に成功した。これにより、これまで未解明であった紫外線損傷DNAのクロマチン収容機構の解明に重要な知見が得られた。並行して、ヌクレオソーム中の損傷塩基の認識機構を明らかにするために、損傷認識タンパク質UV-DDBとの結合を生化学的手法によって解析した。そこで、ヌクレオソームとの特異的な複合体のみを検出するために、ヒストンを蛍光標識する系を新たに確立した。これにより、本研究の結合能解析にとどまらず、蛍光ヒストンを含むヌクレオソームを用いた分光学的な解析に発展させることが可能となった。以上より、これらの成果は当初の計画を大きく上回り、本研究の進展が得られたと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究により、特定の位置に6-4光産物を含むヌクレオソームの立体構造を明らかにすることに成功した。今後は、他の塩基架橋損傷であるシクロブタン型ピリミジン二量体(CPD)を同様に配位したDNAを含むヌクレオソームのX線結晶構造解析を行い、各損傷塩基のヌクレオソームへの収納機構の差異について詳細に解析を行う。また、損傷塩基の構造を模したDNAを調製し、損傷認識タンパク質によるヌクレオソーム中の損傷塩基の認識機構を本年度確立した手法を用いて明らかにする。

  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] The centromeric nucleosome-like CENP-T-W-S-X complex induces positive supercoils into DNA2014

    • Author(s)
      Takeuchi K, Nishino T, Mayanagi K, Horikoshi N, Osakabe A, Tachiwana H, Hori T, Kurumizaka H, Fukagawa T
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 43 Pages: 1644-1655

    • DOI

      10.1093/nar/gkt1124

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural basis of a nucleosome containing histone H2A.B/H2A.Bbd that transiently associates with reorganized chromatin2013

    • Author(s)
      Arimura Y, Kimura H, Oda T, Sato K, Osakabe A, Tachiwana H, Sato Y, Kinugasa Y, Ikura T, Sugiyama M, Sato M, Kurumizaka H
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 3 Pages: 3510

    • DOI

      10.1038/srep03510

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural polymorphism in the L1 loop regions of human H2A.Z.1 and H2A.Z.22013

    • Author(s)
      Horikoshi N, Sato K, Shimada K, Arimura Y, Osakabe A, Tachiwana H, Hayashi-Takanaka Y, Iwasaki W, Kagawa W, Harata M, Kimura H, Kurumizaka H
    • Journal Title

      Acta crystallographica section D, biological crystallography

      Volume: 69 Pages: 2431-2439

    • DOI

      10.1107/S090744491302252X

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contribution of histone N-terminal tails to the structure and stability of nucleosomes2013

    • Author(s)
      Iwasaki W, Miya Y, Horikoshi N, Osakabe A, Taguchi H, Tachiwana H, Shibata T, Kagawa W, Kurumizaka H
    • Journal Title

      FEBS Open Bio.

      Volume: 3 Pages: 363-369

    • DOI

      10.1016/j.fob.2013.08.007

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Structural and biochemical analyses of the nucleosome containing UV-damaged DNA2014

    • Author(s)
      Osakabe A, Tachiwana H, Horikoshi N, Kagawa W, Yasuda T, Hanaoka F, Sugasawa K, Iwai S, Kurumizaka H
    • Organizer
      International Conference: Replication, Repair and Transcription
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20140204-20140205
  • [Presentation] メチル化DNAを含むヌクレオソームの再構成および生化学的物理学的解析2013

    • Author(s)
      越阪部晃永, 足立風水也, 加藤大貴, 町田晋一, 堀越直樹, 林田亮太, 胡桃坂仁志
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131203-20131206
  • [Presentation] メチル化DNAを含むヌクレオソームの再構成および生化学的解析2013

    • Author(s)
      越阪部晃永, 足立風水也, 竹田瑶弥, 有村泰宏, 堀越直樹, 胡桃坂仁志
    • Organizer
      第31回染色体ワークショップ・第12回核ダイナミクス研究会
    • Place of Presentation
      箱根
    • Year and Date
      20131125-20131127
  • [Presentation] 紫外線損傷DNAを含むヌクレオソームの構造生物学・生化学的解析2013

    • Author(s)
      越阪部晃永, 立和名博昭, 堀越直樹, 香川亘, 安田 武嗣, 花岡文雄, 菅澤薫, 岩井成憲, 胡桃坂仁志
    • Organizer
      第22回 DNA複製・組換え・修復ワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131120-20131122
  • [Presentation] DNAのメチル化がヌクレオソーム構造に与える影響2013

    • Author(s)
      越阪部晃永
    • Organizer
      大阪大学蛋白質研究所セミナー「DNAメチル化の制御機構-メチル化模様形成、維持と消去-」
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20131101-20131102
    • Invited
  • [Presentation] 紫外線損傷DNAを含むヌクレオソームの生化学的解析2013

    • Author(s)
      越阪部晃永, 堀越直樹, 立和名博昭, 香川亘, 安田 武嗣, 花岡文雄, 菅澤薫, 岩井成憲, 胡桃坂仁志
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] メチル化DNAを含むヌクレオソームの生化学的解析2013

    • Author(s)
      越阪部晃永, 足立風水也, 加藤大貴, 堀越直樹, 齋藤義正, 胡桃坂仁志
    • Organizer
      第7回日本エピジェネティクス研究会年会
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      20130530-20130531
  • [Book] エピジェネティクスキーワード事典2013

    • Author(s)
      胡桃坂仁志,越阪部晃永,有村泰宏
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      羊土社
  • [Remarks] 胡桃坂研究室ホームページ

    • URL

      http://www.eb.waseda.ac.jp/kurumizaka/

URL: 

Published: 2015-05-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi