ヒトＣＥＮＰ－Ａヌクレオソーム－ＣＥＮＰ－Ｃ複合体の構造・機能解析

• 研究課題/領域番号: 13J03931
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 有村 泰宏 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: エピジェネティクス / ヌクレオソーム / クロマチン / CENP-A / CENP-C / H2A. B

研究実績の概要

真核生物のゲノムDNAはヌクレオソーム構造を基本単位としたクロマチン構造を形成している。細胞分裂時の正常な染色体分配に必須なセントロメア領域には、CENP-A、CENP-Cなどのセントロメアタンパク質群が集積し、特殊なクロマチンが構築されている。本研究は、セントロメアクロマチンの形成機構の解明を目指して、CENP-Cが結合したCENP-Aヌクレオソームの生化学的・構造生物学的解析を行った。
平成２５年度までに、CENP-A認識に十分なCENP-C内の領域を同定し、この断片をヒストンH4の末端に連結した“CENP-C連結ヌクレオソーム”の結晶を得ていた。そこで、平成２６年度は以下の実験をおこなった。
１）平成２５年度までの研究によって見出されていた結晶化条件を最適化し、200-300µm程度の大きさの結晶が得られる条件を決定した。
２）上記の結晶化条件の検討によって得られた結晶をもちいて回折データの取得を試みた。当初は良好な反射を得ることが出来なかったが、結晶の扱い方法を検討した結果、4 Å程度の回折点を得るまでに至った。
３）上記の研究に加えて、ヌクレオソームの物理的安定性を向上させることで、結晶の質を良化させることを図った。そこで調製したCENP-AとH3.3を１分子ずつ含むヌクレオソーム（CENP-A/H3.3ヌクレオソーム）は、CENP-Aヌクレオソームよりも安定であり、良質な結晶を晶出した。CENP-A/H3.3ヌクレオソームはCENP-Cを結合可能であり、CENP-A/H3.3ヌクレオソームを用いることで、CENP-C結合ヌクレオソームの結晶を良質化させることができる。これらの成果はScientific Reports誌に論文発表した。さらにこれらの研究が評価され、第87回日本生化学会において若手優秀発表賞を受賞した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Stable complex formation of CENP-B with the CENP-A nucleosome. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujita R, Otake K, Arimura Y, Horikoshi N, Miya Y, Shiga T, Osakabe A, Tachiwana H, Ohzeki JI, Larionov V, Masumoto H, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: in press 号: 10 ページ: 4949-4922
  • DOI: 10.1093/nar/gkv405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two arginine residues suppress the flexibility of nucleosomal DNA in the canonical nucleosome core. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kono H, Shirayama K, Arimura Y, Tachiwana H, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 3 ページ: e0120635-e0120635
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure and stable property of the cancer-associated heterotypic nucleosome containing CENP-A and H3.3. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arimura Y, Shirayama K, Horikoshi N, Fujita R, Taguchi H, Kagawa W, Fukagawa T, Almouzni G, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 4 号: 1 ページ: 7115-7115
  • DOI: 10.1038/srep07115
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A method for evaluating nucleosome stability with a protein-binding fluorescent dye. (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi H, Horikoshi N, Arimura Y, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Methods. 巻: 70 号: 2-3 ページ: 119-126
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2014.08.019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct features of the histone core structure in nucleosomes containing the histone H2A.B variant. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama M, Arimura Y, Shirayama K, Fujita R, Oba Y, Sato N, Inoue R, Oda T, Sato M, Heenan RK, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Biophys J. 巻: 106 号: 10 ページ: 2206-2213
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.04.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis of a nucleosome containing histone H2A. B/H2A. Bbd that transiently associates with reorganized chromatin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arimura Y., Kimura H., Oda T., Sato K., Osakabe A., Tachiwana H., Sato Y., Kinugasa Y., Ikura T., Sugiyama M., Sato M., Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 3 号: 1 ページ: 3510-3510
  • DOI: 10.1038/srep03510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural polymorphism in the L1 loop regions of human H2A. Z. 1 and H2A. Z. 2. (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Horikoshi, Koichi Sato, Keisuke Shimada, Yasuhiro Arimura, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Yoko Hayashi-Takanaka, Wakana Iwasaki, Wataru Kagawa, Masahiko Harata, Hiroshi Kimura and Hitoshi Kurumizaka.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section D 巻: 69 号: 12 ページ: 2431-2439
  • DOI: 10.1107/s090744491302252x
  • 査読あり
• [雑誌論文] L-amino acid ligase from Pseudomonas syringae producing tabtoxin can be used for enzymatic synthesis of various functional peptides. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arai T., Arimura Y., Ishikura S., Kino K.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 79 号: 16 ページ: 5023-5029
  • DOI: 10.1128/aem.01003-13
  • 査読あり
• [学会発表] がん化の進行に関わる、ヒストンバリアントCENP-A、H3.3を1分子ずつ含むヌクレオソームの構造生物学解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、白山一義、堀越直樹、藤田理紗、田口裕之、香川亘、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] がんに関わるヌクレオソームの生化学的・構造生物学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、白山一義、野田真美子、藤田理紗、堀越直樹、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第26回高遠分子細胞生物学シンポジウム
  • 発表場所: 長野県 高遠
  • 年月日: 2014-08-28 – 2014-08-29
• [学会発表] Preparation and analysis of the heterotypic nucleosome with CENP-A and H3.3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Arimura, Kazuyoshi Shirayama, Naoki Horikoshi, Risa Fujita, Hiroyuki Taguchi, Wataru Kagawa and Hitoshi Kurumizaka.
  • 学会等名: EMBO Workshop on Histone Variants
  • 発表場所: フランス ストラスブール
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [学会発表] Structural and biochemical analyses of the heterotypic nucleosome containing CENP-A and H3.3. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Arimura, Kazuyoshi Shirayama, Naoki Horikoshi, Risa Fujita, Hiroyuki Taguchi, Wataru Kagawa and Hitoshi Kurumizaka.
  • 学会等名: IIAF Reserch Conference 2014“Chromatin Decoding”
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-05-12 – 2014-05-15
• [学会発表] CENP-Aヌクレオソームにおける動的なDNA構造とその制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、越阪部晃永、白山一義、竹田瑶弥、宮優太、立和名博昭、河野秀俊、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第36回分子生物学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] ヒトヒストンバリアントH2A. Bを含むヌクレオソームの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏・木村宏・小田隆・佐藤浩一・佐藤優子・衣笠泰葉・藤田理紗・白山一義・堀越直樹・越阪部晃永・立和名博昭・杉山正明・佐藤衛・胡桃坂仁志
  • 学会等名: 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
  • 発表場所: ホテルおかだ(神奈川県足柄下郡)
  • 年月日: 2013-11-25
• [学会発表] ヒトヒストンバリアントH2A. Bの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏・小田隆・佐藤浩一・藤田理紗・松本亮平・田口裕之・堀越直樹・越阪部晃永・立和名博昭・杉山正明・佐藤衛・木村宏・胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] ヒストンバリアントH2A. Bによるヌクレオソーム形成とその構造・機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏・小田隆・佐藤浩一・松本亮平・田口裕之・堀越直樹・越阪部晃永・立和名博昭・杉山正明・佐藤衛・木村宏・胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第7回エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2013-05-30
• [図書] 実験医学, 担当「ヒストンバリアントと発がん」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、越阪部晃永
  • 出版者: 羊土社
• [図書] エピジェネティクスキーワード事典 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、越阪部晃永、胡桃坂仁志
  • 総ページ数: 307
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 早稲田大学プレスリリース
  • URL: http://www.waseda.jp/jp/news13/131217_dna.html