造血系転写調節因子の活性調節機構の分子構造学的研究

• 研究課題/領域番号: 14380296
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 緒方 一博 横浜市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (90260330)
• 研究分担者: 佐藤 光 横浜市立大学, 医学部, 助手 (90300962)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 16,200千円 (直接経費: 16,200千円); 2003年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円); 2002年度: 8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
• キーワード: 転写制御因子 / 転写制御因子高次会合体 / Runx1 / c-Myb / C / EBP / プロモーター / アロステリック / 核磁気共鳴法 / 転写制御因子高次複合体 / 転写因子 / エンハンセオソーム / X線結晶構造解析 / 原子間力顕微鏡 / c-Ets-1

研究概要

本研究は,プロモーターDNA上で転写制御因子がどのような作用機序によって,標的遺伝子の転写活性を調節しているのかを解明する事を目標とした。転写制御因子による転写調節においては,1)DNA上で複数の転写制御因子が相互作用することによる転写制御因子-DNA複合体の安定化,および2)DNAの変形を伴う転写制御因子高次会合体の形成の2点が,機能発現上重要であると考えられる。我々は造血細胞の分化や白血病発症に関連する転写制御因子Runx1,CBFβ,c-Myb, C/EBPβ,c-Ets1などに着目し,プロモーターDNA上で協調的に転写を調節する系について,構造化学的および生化学的側面から研究し,構造活性相関の解析を行った。
1)については、すでに報告したRunx1-DNAおよびRunx1-CBFβ-DNA複合体のX線結晶構造解析から推定された、Runx1-DNA複合体のCBFβによるアロステリックな安定化機構を証明するため、核磁気共鳴法により分子の揺らぎを直接観測した。その結果、CBFβによるRunx1の安定化機構において、特定の時間スケールでのRunx1分子の揺らぎの制御が重要な役割を果していることが明らかになった。また、c-Ets1-Runx1-DNA複合体形成機構およびそれに対するc-Ets1のリン酸化の関与について、詳細な生化学的解析と転写活性化実験を行い、c-Ets1の活性制御領域の決定とプロモーターDNA上でのRunx1とc-Ets1の立体特異性、リン酸化による分子の構造の変化など多くの知見を得た。
2)については、c-Myb-C/EBPβ-DNA3者複合体のX線結晶構造解析を行い、機能実験と原子間力顕微鏡による形態観察を組み合わせることによって、世界で初めて真核生物におけるDNAのループ形成と転写活性化との関連を明らかにした。さらにがん化型変異体v-MybがDNAループ形成を伴った高次会合体形成不全を引き起こすことを見出し、発がんにおける構造的基盤となる知見を得ることが出来た。

研究成果

• [雑誌論文] 特集 : ゲノムからプロテオームヘ-ヒトプロテオミクスの目指すもの- ポストゲノム時代の生化学,構造生物学-生体分子の機能発現機構の解明を目指して- (2004)
  • 著者名/発表者名: 緒方 一博
  • 雑誌名: 生化学 76 ページ: 1305-1319
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] c-Myb DNA-binding domain : from molecular structure to functions "Myb Transcription Factors : Their Role in Growth, Differentiation and Diseases", ed. by J.Frampton (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata K, Tahirov TH, Ishii S
  • 雑誌名: Kluwer Academic Publishers B.V. ページ: 223-238
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Assembly of different transcription factors, c-Myb and C/EBPβ, from separated sites on a promoter (2004)
  • 著者名/発表者名: Tahirov TH, Sato K, Ogata K
  • 雑誌名: Spring-8 Research Frontiers ページ: 10-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Biochemistry and structural biology in the postgenome era : Search for the underlying mechanisms of biological molecules (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata K
  • 雑誌名: SEIKAGAKU 76 ページ: 1305-1319
  • NAID: 10013732766
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Eukaryotic transcription complexes : cooperativity from near and afar (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, K.
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 13 ページ: 40-48
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] プロモーターDNA上での転写制御因子会合体の形成と転写調節の分子機構 (2003)
  • 著者名/発表者名: 緒方 一博
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 45 ページ: 19-25
  • NAID: 10012821896
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Eukaryotic transcriptional regulatory complexes : cooperativity from near and afar (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata K, Sato K, Tahirov TH
  • 雑誌名: Curr.Opin.Struct.Biol. 13 ページ: 40-48
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of multi-protein complex formations on promoter DNA and transcriptional regulations (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata K
  • 雑誌名: NIHON KESSYOGAKKAISHI 45 ページ: 19-25
  • NAID: 10012821896
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Eukaryotic transcriptional regulatory complexes: cooperativity from near and afar (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogata, K., Sato, K., Tahirov, T. H.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Struct. Biol. 13 ページ: 40-48
• [雑誌論文] プロモーターDNA上での転写制御因子会合体の形成と転写調節の分子機構 (2003)
  • 著者名/発表者名: 緒方一博
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 45 ページ: 19-25
  • NAID: 10012821896
• [雑誌論文] Mechanism of c-Myb-C/EBP β cooperation from separated sites on a promoter (2002)
  • 著者名/発表者名: Tahirov TH
  • 雑誌名: Cell 108 ページ: 57-70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mechanism of c-Myb-C/EBP β cooperation from separated sites on a promoter (2002)
  • 著者名/発表者名: Tahirov TH, Sato K, Ichikawa-Iwata E, Sasaki M, Inoue-Bungo T, Shiina M, Kimura K, Takata S, Fujikawa A, Mori i H, Kumasaka T, Yamamoto M, Ishii S, Ogata K
  • 雑誌名: Cell 108 ページ: 57-70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mechanism of c-Myb-C/EBP. cooperation from separated sites on a promoter (2002)
  • 著者名/発表者名: Tahirov TH, Sato K, Ichikawa-Iwata, E, Sasaki M, Inoue-Bungo T, Shiina M, Kimura, K., Takata, S., Fujikawa, A., Morii, H., Kumasaka, T., Yamamoto M., Ishii, S., Ogata, K.
  • 雑誌名: Cell 108 ページ: 57-70
• [雑誌論文] Structural aspects of gene expression by AML1/CBE,c-Myb, AMV v-Myb, C/EBP. and Ets-1 (2002)
  • 著者名/発表者名: Tahirov, T. H., Sato, K, Inoue-Bungo, T., Ichikawa-Iwata, E., Sasaki, M., Fujikawa, A., Shiina, M., Takata, S., Kimura, K., Morii, H., Kumasaka, T., Yamamoto, M., Ishii, S., Ogata, K.
  • 雑誌名: Acta Cryst. A58Supplement
• [雑誌論文] 構造解析のための試料調製(総論)-タンパク質-DNA複合体を中心として- (2002)
  • 著者名/発表者名: 緒方一博
  • 雑誌名: 遺伝子医学 6 ページ: 86-95
• [雑誌論文] 分子構造から見たRunxタンパク質によるDNA認識とその制御 (2002)
  • 著者名/発表者名: 緒方一博
  • 雑誌名: 細胞工学 21 ページ: 1216-1219
• [図書] 分子生物学実験シリーズ「図・写真で観る蛋白構造・機能解析実験実践ガイド」 タンパク質の立体構造解析を行うために-分子構造解析のためのタンパク質試料合成法. (2005)
  • 著者名/発表者名: 椎名政昭, 緒方一博
  • 出版者: メディカル・ドゥ(in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] c-Myb DNA-binding domain : from molecular structure to functions"Myb Transcription Factors : Their Role in Growth, Differentiation and Diseases" (ed. by J. Frampton) (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogata, K.
  • 出版者: Kluwer Academic Publishers B.V.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Assembly of different transcription factors, c-Myb and C/EBPβ, from separated sites on a promoter (2004)
  • 著者名/発表者名: Tahirov, T. H.
  • 出版者: Spring-8 Research Frontiers 2003
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ogata, K.: "Eukaryotic transcription complexes : cooperativity from near and afar"Current Opinion in Structural Biology. 13. 40-48 (2003)
• [文献書誌] 緒方 一博: "プロモーターDNA上での転写制御因子会合体の形成と転写調節の分子機構"日本結晶学会誌. 45. 19-25 (2003)
• [文献書誌] Ogata, K.: "c-Myb DNA-binding domain : from molecular structure to functions "Myb Transcription Factors : Their Role in Growth, Differentiation and Diseases", ed.by J.Frampton"Kluwer Academic Publishers B.V.(in press).
• [文献書誌] Tahirov, T.H.: "Assembly of different transcription factors, c-Myb and C/EBP・, from separated sites on a promoter"Spring-8 Research Frontiers 2003(in press).