クロマチンを介した遺伝子発現抑制機構:アクチン関連タンパク質Arp6複合体の解析

• 研究課題/領域番号: 13660076
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学・応用生物化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 原田 昌彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (70218642)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2001年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: アクチン関連タンパク質 / クロマチン / 遺伝子発現制御 / クロマチンリモデリング複合体 / 転写コリプレッサー / 細胞核 / タンパク質複合体 / ヘテロクロマチン / 遺伝子発現抑制 / クロマチンリモデリング / ヘテロクロマチシ

研究概要

真核細胞中のゲノムDNAは、ヒストンと結合したヌクレオソームを基本単位としたクロマチンを形成して核内に凝縮して収納されており、このクロマチン構造の変化が遺伝子発現や染色体の複製・分離に重要な役割を果たすことが明らかになっている。ヌクレオソーム構造の破壊や再構築を行うクロマチンリモデリング複合体や、ヒストンの特定の部位をアセチル化修飾することでクロマチン構造を変換するヒストンアセチラーゼ複合体が発見され、これらが原因と考えられる疾病も報告されている。このような複数の複合体の中には、様々なアクチン関連タンパク質(Actin-Related Protein ; ARP)が含まれており、Arp6もヒストンバリアントであるH2AZをヌクレオソームに導入する活性を有する複合体の構成因子であることが最近報告された。クロマチン免疫沈降によって、我々は出芽酵母Arp6がテロメア近傍に存在すること、またarp6欠損によって、テロメアサイレンシングに関与するタンパク質Sir3のクロマチン上での局在が変化することを示した。この結果は、Arp6が正常なテロメア機能の維持に必要であることを示している。また、ヒトhArp6と相互作用するタンパク質hTPR1が、細胞質と核をシャトルしていることを示した。hArp6は細胞周期間期の細胞で常に核に存在することから、hTPR1の核-細胞質のシャトルがhArp6の機能制御に関与している可能性が考えられる。さらにArp6を含む複合体を部分精製した。これらの研究の一部は、海外共同研究者であるDr.Ulrike Wintersbergerの研究室を訪問し、共同で実験を行った。

研究成果

• [雑誌論文] The brain-specific actin-related protein ArpNα interacts with the transcriptional co-repressor CtBP (2003)
  • 著者名/発表者名: Oma, Y.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 301 ページ: 521-528
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The brain-specific actin-related protein ArpNα interacts with the transcriptional co-repressor CtBP (2003)
  • 著者名/発表者名: Oma, Y., Nishimori, K., Harata, M.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 301 ページ: 521-528
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Brain-specific expression of the nuclear actin-related protein ArpNα and its involvement in mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex (2002)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Y
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun 299 ページ: 328-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Correlation between chromatin association and transcriptional regulation for the Act3p/Arp4 nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae (2002)
  • 著者名/発表者名: Harata, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 30 ページ: 1743-1750
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Alternative splicing Products of the gene for a human nuclear actin-related protein, hArpNβ/Baf53,encode a protein isoform, hArpNβS, localized in the cytoplasm (2002)
  • 著者名/発表者名: Ohfuchi, E
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem 66 ページ: 1740-1743
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Z and W chromosomes of chickens : studies on their gene functions in sex detrmination and sex differentiation (2002)
  • 著者名/発表者名: Mizuno S.
  • 雑誌名: Cytogenet.Genome Res 99 ページ: 236-244
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Alternative splicing products of the gene for a human nuclear actin-related protein, hArpNβ/Baf53, encode a protein isoform, hArpNβS, localized in the cytoplasm (2002)
  • 著者名/発表者名: Ohfuchi, E., Nishimori, K., Harata, M.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 66 ページ: 1740-1743
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Correlation between chromatin association and transcriptional regulation for the Act3p/Arp4 nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae (2002)
  • 著者名/発表者名: Harata, M., Zhang, Y., Stillman, D.J., Matsui, D., Oma, Y., Nishimori, K., Mochizuki, R.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 30 ページ: 1743-1750
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Brain-specific expression of the nuclear actin-related protein ArpNα and its involvement in mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex (2002)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Y., Oma, Y., Nishimori, K., Ohta, T., Harata, M.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 299 ページ: 328-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Z and W chromosomes of chickens : studies on their gene functions in sex determination and sex differentiation (2002)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, S., Kunita, R., Nakabayashi, O., Kuroda, Y., Arai, N., Harata, M., Ogawa, A., Itoh, Y., Teranishi, M., Hori, T.
  • 雑誌名: Cytogenet.Genome Res. 99 ページ: 236-244
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of two cDNAs for human actin-related proteins (Arps) that hae remarkable similarity to conventional actin (2001)
  • 著者名/発表者名: Harata, M
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 1522 ページ: 130-133
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Absence of Z-chromosome inactivation for five genes in male chickens (2001)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Y
  • 雑誌名: Chromosome Res 9 ページ: 457-467
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel actin-related proteins in vertebrates : similarities of structure and expression pattern to Arp6 localized on Drosophila heterochromatin (2001)
  • 著者名/発表者名: Kato, M
  • 雑誌名: Gene 268 ページ: 133-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Co-localization of chicken DNA topoisomeraseIIα, but notβ, with sites of DNA replication and possible nvolvement of a C-terminal region of α through its binding to PONA (2001)
  • 著者名/発表者名: Niimi, A.
  • 雑誌名: Chromosoma (Berl.) 110 ページ: 102-114
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel actin-related proteins in vertebrates : similarities of structure and expression pattern to Arp6 localized on Drosophila heterochromatin (2001)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Sasaki, S., Mizuno, S., Harata, M.
  • 雑誌名: Gene 268 ページ: 133-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Co-localization of chicken DNA topoisomerasellα, but not β, with sites of DNA replication and possible involvement of a C-terminal region of α through its binding to PCNA (2001)
  • 著者名/発表者名: Niimi, A., Suka, N., Harata, M., Kikuchi, A., Mizuno, S.
  • 雑誌名: Chromosoma(Berl.) 110 ページ: 102-114
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Absence of Z-chromosome inactivation for five genes in male chickens (2001)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Y., Arai, N., Arita, M., Teranishi, M., Hori, T., Harata, M., Mizuno, S.
  • 雑誌名: Chromosome Res. 9 ページ: 457-467
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of two cDNAs for human actin-related proteins (Arps) that have remarkable similarity to conventional actin (2001)
  • 著者名/発表者名: Harata, M., Nishimori, K., Hatta, S.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta. 1522 ページ: 130-133
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Oma Y.et al.: "The brain-specific actin-related protein ArpNa interacts with the transcriptional co-repressor CtBP"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 301. 521-528 (2003)
• [文献書誌] 原田昌彦: "細胞核におけるアクチンファミリーの多様な機能"蛋白質 核酸 酵素. 49. 543-552 (2004)
• [文献書誌] Osada, M.et al.: "Molecular cloning and expression analysis of vitellogenin in scallop, Patinopecten yessoensis(Bivalvia, Mollusca)"Mol.Reprod.Dev.. 67. 273-281 (2004)
• [文献書誌] Ueno, M.et al.: "Fission yeast Arp6 is required for telomere silencing but functions in dependently of Swi6"Nucleic Acids Res.. 32. 736-741 (2004)
• [文献書誌] 原田昌彦: "クロマチン構造変換複合体によるゲノム機能の制御:アクチン関連タンパク質(Arp)からのアプローチ"日本農芸化学会誌. 78(印刷中). (2004)
• [文献書誌] 原田昌彦, 尾間由佳子 (分担): "細胞核のダイナミクス 核内アクチンファミリーの分子機能"シュプリンガー・フェアラーク東京(印刷中). (2004)
• [文献書誌] Harata, M: "Nuclear Dynamics : Approaches from Biochemistry, Molecular Cell Biology, and Visual Biology"Springer-Verlag Tokyo, Inc.(in press). (2004)
• [文献書誌] 原田昌彦(分担執筆): "応用生命科学のための生物学入門[改訂版]"倍風館. 270 (2004)
• [文献書誌] Kuroda Y. et al.: "Brain-specific expression of the nuclear actin-related protein ArpNalpha and its involvement in mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 299. 328-334 (2002)
• [文献書誌] Ohfuchi E. et al.: "Alternative splicing products of the gene for a human nuclear actin-related protein, hArpNbeta/Baf53, encode a protein isoform, hArpNbetaS, localized in the cytoplasm"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 66. 1740-1743 (2002)
• [文献書誌] Harata M. et al.: "Correlation between chromatin association and transcrptional regulation for the Act3p/Arp4 nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae"Nucleic Acids Res.. 30. 1743-1750 (2002)
• [文献書誌] 原田昌彦, 尾間由佳子: "クロマチン機能ドメインの形成-アクチン関連タンパク質の関与"実験医学. 20. 1601-1608 (2002)
• [文献書誌] 原田昌彦: "核マトリックスによる核構築-アクチンファミリーからのアプローチ"細胞工学. 21. 1164-1168 (2002)
• [文献書誌] Oma Y.et al.: "The brain-specific actin-related protein ArpNalpha interacts with the transcriptional co-repressor CtBP"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 301. 521-528 (2003)
• [文献書誌] Kuroda, Y. et al.: "Absence of Z-chromosome inactivation for five genes in male chickens"Chromosome Res.. 9. 457-467 (2001)
• [文献書誌] Kato, M. et al.: "Novel actin-related proteins in vertebrates : similarities of structure and expression pattern to Arp6 localized on Drosophila heterochromatin"Gene. 268. 133-140 (2001)
• [文献書誌] Niimi, A. et al.: "Co-localization of chicken DNA topoisomeraseIIα, but not β, with sites of DNA replication and possible involvement of a C-terminal region of α through its binding to PCNA"Chromosoma (Berl.). 110. 102-114 (2001)
• [文献書誌] Suzuki, H. et al.: "The N-terminal internal region of BLM is required for the formation of dots/rod-like structures which are associated with SUMO-1"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 286. 322-327 (2001)
• [文献書誌] Harata, M.et al.: "Identification of two cDNAs for human actin-related proteins (Arps) that have remarkable similarity to conventional actin"Biochim. Biophys. Acta.. 1522. 130-133 (2001)
• [文献書誌] Harata, M. et al.: "correlation between chromatin association and transcriptional regulation for the Act3p/Arp4 nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae"Nucl. Acids Res.. (in press). (2002)