エピゲノムとミトコンドリアを機能的に連結する分子機序と病態関連性

• 研究課題/領域番号: 15H04707
• 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: 病態医化学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 中尾 光善 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00217663)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: エピゲノム / ミトコンドリア / 遺伝子 / クロマチン / 代謝

研究成果の概要

エピゲノムとミトコンドリアの共同性に着目し、新規の制御機構を解明することを目的とした。この両者に関連性をもつ候補分子を同定し、siRNAライブラリーと各種細胞株を用いて、有力な約15分子に絞り込み、その機能解析、ChIP-Seqによる標的遺伝子の網羅的解析を行った。とくに、ヒストンH4K20モノメチル化酵素SETD8/PR-Set7が細胞老化に関連して、核小体とミトコンドリアに関わる遺伝子群の発現を調節し、代謝リモデリングにおける役割を明らかにした。ヒストンH3K4脱メチル化酵素LSD1が、骨格筋分化においてエピゲノムとミトコンドリアを連動させる新たな因子であることを解明した。

研究成果

• [国際共同研究] Leicester大学/Imperial College, London/Cambridge大学(英国)
• [国際共同研究] Cologne大学(ドイツ)
• [国際共同研究] 国立衛生学研究所NIH/Texas大学(アメリカ合衆国)
• [国際共同研究] Ningbo大学(中国)
• [国際共同研究] Novartis Pharma AG(スイス)
• [国際共同研究] 国立衛生学研究所NIH(アメリカ)
• [国際共同研究] Ningbo大学/Harbin医科大学(中国)
• [国際共同研究] Cambridge大学/Leicester大学(イギリス)
• [国際共同研究] Cologne大学(ドイツ)
• [国際共同研究] 国立衛生学研究所(アメリカ)
• [国際共同研究] Ningbo大学(中国)
• [雑誌論文] LSD1 mediates metabolic reprogramming by glucocorticoids during myogenic differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Anan K., Hino S.*, Shimizu N., Sakamoto A., Nagaoka K., Takase R., Kohrogi K., Araki H., Hino Y., Usuki S., Oki S., Tanaka H., Nakamura K., Endo F. and Nakao M.* (*corresponding authors)
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1093/nar/gky234
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Ki-67 and condensins support the integrity of mitotic chromosomes through distinct mechanisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Takagi Masatoshi、Ono Takao、Natsume Toyoaki、Sakamoto Chiyomi、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko、Kanemaki Masato T.、Hirano Tatsuya、Imamoto Naoko
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 131 ページ: 212092-212092
  • DOI: 10.1242/jcs.212092
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Maternal undernutrition during early pregnancy in rats inhibits postnatal growth of hindlimb bones in the offspring by alteration of chondrogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimura Tomoko、Hino Kodai、Kono Tadaaki、Takano Atsushi、Nitta Norihisa、Ushio Noritoshi、Hino Shinjiro、Takase Ryuta、Kudo Motoi、Daigo Yataro、Morita Wataru、Nakao Mitsuyoshi、Nakatsukasa Masato、Tamagawa Toshihiro、Rafiq Ashiq Mahmood、Matsumoto Akihiro、Otani Hiroki、Udagawa Jun
  • 雑誌名: Gen Comp Endocrionl. 巻: 260 号: 17 ページ: 30599-3
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2017.12.008
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Nrf2 promotes esophageal cancer cell proliferation via metabolic reprogramming and ROS detoxification (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitano Y, Baba Y, Nakagawa S, Miyake K, Iwatsuki M, Ishimoto T, Yamashita YI, Yoshida N, Watanabe M, Nakao M, Baba H.
  • 雑誌名: J. Pathol. 巻: 244(3) ページ: 346-357
  • DOI: 10.1002/path.5021
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Condensin II plays an essential role in reversible assembly of mitotic chromosomes in situ (2017)
  • 著者名/発表者名: Ono Takao、Sakamoto Chiyomi、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko、Hirano Tatsuya
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 28 ページ: 2875-2886
  • DOI: 10.1091/mbc.e17-04-0252
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] A novel inhibitor of farnesyltransferase with a zinc site recognition moiety and a farnesyl group (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, A., Radwan, M.O., Hamasaki, A., Ejima, A., Obata, E., Koga, R., Tateishi, H., Okamoto, Y., Fujita, M., Nakao, M., Umezawa, K., Tamanoi, F., and Otsuka, M.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 27 ページ: 3862-3866
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.06.047
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Correlation between histone acetylation and expression of Notch1 gene in human lung carcinoma and its role in the origin of combined small cell lung carcinoma (2017)
  • 著者名/発表者名: Hassan, W., Takebayashi, S. I., Abdalla, M. O., Fujino, K., Kudoh, S., Motooka, Y., Sato, Y., Naito, Y., Higaki, K., Wakimoto, J., Okada, S., Nakao, M., Ishikawa, Y., and Ito, T.
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 印刷中 ページ: 913-921
  • DOI: 10.1038/labinvest.2017.36
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] The SETD8/PR-Set7 methyltransferase functions as a barrier to prevent senescence-associated metabolic remodeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H., Takebayashi S. I., Sakamoto, A., Igata, T., Nakatsu, Y., Saitoh, N., Hino, S., and Nakao, M.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 18 ページ: 2148-2161
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.021
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Glucocorticoid Receptor Regulates the ANGPTL4 Gene in a CTCF-Mediated Chromatin Context in Human Hepatic Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamoto, K. Ishihara, T. Watanabe, A. Hirosue, S. Hino, M. Shinohara, H. Nakayama, and M. Nakao.
  • 雑誌名: PLOS One 巻: 12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0169225
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of estrogen receptor beta gene methylation in autistic males in a Chinese Han population. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Liang, S., Sun, Y., Li, H., Endo, F., Nakao, M., Saitoh, N.* and Wu, L.*
  • 雑誌名: Metab. Brain Dis. 巻: -
  • DOI: 10.1007/s11011-017-9990-7
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DNA methylation-independent removable insulator controls chromatin remodeling at the HOXA gene locus via retinoic acid signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ishihara, M. Nakamoto, and M. Nakao.
  • 雑誌名: Hum. Mol. Genet. 巻: 25 ページ: 5383-5394
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw354
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Potential Neuroprotective Effects of an LSD1 Inhibitor in Retinal Ganglion Cells via p38 MAPK Activity (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tsutsumi, K. Iwao, H. Hayashi, T. Kawaji, T. Inoue, S. Hino, M. Nakao, and H. Tanihara.
  • 雑誌名: Invest. Opthalmol. Vis. Sci. 巻: 57 ページ: 6461-6473
  • DOI: 10.1167/iovs.16-19494
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] UHRF1 regulates global DNA hypomethylation and is associated with poor prognosis in esophageal squamous cell carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, Y. Baba, K. Kosumi, K. Harada, H. Shigaki, K. Miyake, Y. Kiyozumi, M. Ohuchi, J. Kurashige, T. Ishimoto, M. Iwatsuki, Y. Sakamoto, N. Yoshida, M. Watanabe, M. Nakao, and H. Baba.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7 ページ: 57821-57831
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11067
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Lysine-specific demethylase-1 contributes to malignant behavior by regulation of invasive activity and metabolic shift in esophageal cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosumi K, Baba Y, Sakamoto Y, Ishimoto T, Harada K, Nakamura K, Kurashige J, Hiyoshi Y, Iwatsuki M, Iwagami S, Sakamoto Y, Miyamoto Y, Yoshida N, Oki E, Watanabe M, Hino S, Nakao M, Baba H
  • 雑誌名: Int J Cancer. 巻: 138 ページ: 28324-28324
  • DOI: 10.1002/ijc.29714
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Loss of the integral nuclear envelope protein SUN1 induces alteration of nucleoli. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Sakamoto C, Matsumori H, Katahira J, Yasuda Y, Yoshidome K, Tsujimoto M, Goldberg IG, Matsuura N, Nakao M, Saitoh S, Hieda M
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 7(1) ページ: 68-83
  • DOI: 10.1080/19491034.2016.1149664
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nuclear extrusion precedes discharge of genomic DNA fibers during tunicamycin-induced neutrophil extracellular trap-osis (NETosis)-like cell death in cultured human leukemia cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, T., Saitoh, N, Morotomi-Yano, K., Yano, K.I., Nakao, M, Saitoh, H
  • 雑誌名: Cell Biology International 巻: 印刷中 ページ: 597-602
  • DOI: 10.1002/cbin.10594
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] HMGA2 promotes adipogenesis by activating C/EBP beta-mediated expression of PPAR-gamma (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Xi, W. Shen, L. Ma, M. Zhao, J. Zheng, S. Bu, S. Hino, and M. Nakao.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Com. 巻: 472 ページ: 617-623
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.03.015
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Retinoblastoma protein promotes oxidative phosphorylation through upregulation of glycolytic genes in oncogene-induced senescent cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takebayashi, H. Tanaka, S. Hino, Y. Nakatsu, T. Igata, A. Sakamoto, M. Narita, and M. Nakao.
  • 雑誌名: Aging Cell 巻: 14 ページ: 689-697
  • DOI: 10.1111/acel.12351
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The actin family protein ARP6 contributes to the structure and the function of the nucleolus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, H., Matsumori, H., Kalendova, A., Hozak, P., Goldberg, I.G., Nakao, M., Saitoh, N., Harata, M
  • 雑誌名: Biochemical Biophysical Research Communications 巻: 464 ページ: 554-560
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.07.005
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A cluster of noncoding RNAs activates the ESR1 locus during breast cancer adaptation. (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tomita, M.O. Abdalla, S. Fujiwara, H. Matsumori, K. Maehara, Y. Ohkawa, H. Iwase, N. Saitoh, and M. Nakao.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 ページ: 6966-6966
  • DOI: 10.1038/ncomms7966
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] H3K4/H3K9me3 bivalent chromatin domains targeted by lineage-specific DNA methylation pauses adipocyte differentiation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, Y., Nakaki, R., Inagaki, T., Yoshida, A., Kano, Y., Kimura, H., Tanaka, T., Tsutsumi, S., Nakao, M., Doi, T., Fukami, K., Osborne, TF., Kodama, T., Aburatani, H., Sakai, J.
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 60 ページ: 584-596
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2015.10.025
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lysine demethylase LSD1 coordinates glycolytic and mitochondrial metabolism in hepatocellular carcinoma cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto A, Hino S, Nagaoka K, Anan K, Takase R, Matsumori H, Ojima H, Kanai Y, Arita K, Nakao M
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 75(7) ページ: 1445-1456
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-14-1560
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [学会発表] 乳がんのホルモン療法抵抗性の機序と治療ポテンシャル (2018)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善、斉藤典子
  • 学会等名: 日本がん分子標的治療学会・第13回TRワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞老化におけるエネルギー代謝制御機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中宏、竹林慎一郎、坂元顕久、井形朋香、斉藤典子、日野信次朗、中尾光善
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会・第90回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素 LSD1による酸素環境応答と代謝可塑性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 日野信次朗、阿南浩太郎、高瀬隆太、興梠健作、中尾光善
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会・第90回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 活性染色体ドメインに関する核内長鎖ノンコーディングRNA (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤典子、山本達郎、Mohamed Abdalla、藤原沙織、冨田さおり、前原一満、大川恭行、立和名博昭、中尾光善
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会・第90回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素LSD1の白血病代謝における役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 興梠健作、日野信次朗、阿南浩太郎、高瀬隆太、中尾光善
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会・第90回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素LSD2による脂肪細胞分化制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高瀬隆太、日野信次朗、阿南浩太郎、興梠健作、田中宏、中尾光善
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会・第90回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ステロイドホルモンとエピゲノム記憶 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第25回日本ステロイドホルモン学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] エネルギー代謝とエピジェネティクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクスと代謝メモリー (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第55回日本糖尿病学会九州地方会
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチンと核内構造体による細胞制御とがん関連性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善、斉藤典子、田中宏
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] ヒトレトロウイルスHTLV-1は異所性CTCF結合部位をヒトゲノムに挿入する (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢文、中尾光善、バンガム・チャールズ
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] 乳がんのホルモン療法抵抗性のエピジェネティック制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善、斉藤典子
  • 学会等名: 第54回日本臨床分子医学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクスとエネルギー代謝 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善、日野信次朗
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクスと現代人の体質学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第56回リンパ網内系学会総会・第26回日本樹状細胞研究会
  • 発表場所: ホテル日航熊本、熊本市
  • 招待講演
• [学会発表] 代謝メモリー（DOHaD説）を科学する (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第52回日本周産期・新生児医学会学術集会
  • 発表場所: 富山国際会議場、富山市
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞老化に関わるエピゲノム因子の探索と解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第43回日本毒性学会学術年会
  • 発表場所: ウインクあいち、名古屋市
  • 招待講演
• [学会発表] エネルギー代謝とエピジェネティクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第59回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 京都国際会議場、京都市
  • 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクス（生命のプログラム）の基礎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 第119回日本小児科学会学術集会
  • 発表場所: ロイトン札幌、札幌市
  • 招待講演
• [学会発表] マルチオミックス解析技術を用いた代謝－エピゲノムクロストークの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日野信次朗、坂元顕久、長岡克弥、阿南浩太郎、高瀬隆太、興梠健作、中尾光善
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: ポートアイランド、神戸市
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic reprogramming in physiology and cancer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao
  • 学会等名: The 6th Hiroshima Conference and 50th Anniversary Commemoration
  • 発表場所: 広島国際会議場、広島市
  • 年月日: 2015-10-24
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] 環境エピゲノムによるエネルギー代謝調節と病態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル、東京
  • 年月日: 2015-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] A cluster of non-coding RNAs, Eleanors, activate the ESR1 locus in therapy-resistant breast cancer cells (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao and N. Saitoh
  • 学会等名: The 40th Naito Conference on Epigenetics-From histone code to therapeutic strategy
  • 発表場所: CHÂTERAISÉ Gateaux Kingdom SAPPORO, 札幌市
  • 年月日: 2015-09-17
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクス機構による代謝制御と病態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善、坂元顕久、長岡克弥、日野信次朗
  • 学会等名: 第88回日本内分泌学会学術集会
  • 発表場所: ホテルニューオータニ東京、東京
  • 年月日: 2015-04-25
  • 招待講演
• [図書] 環境とエピゲノム―からだは環境によって変わるのか？― (2018)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 実験医学別冊（がん不均一性を理解し、治療抵抗性に挑む がんはなぜ進化するのか？再発するのか？） (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原沙織、中尾光善
  • 総ページ数: 199
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 実験医学別冊（エピジェネティクス実験スタンダード） (2017)
  • 著者名/発表者名: 石原宏、中尾光善
  • 総ページ数: 394
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 実験医学増刊（遺伝子制御の新たな主役 栄養シグナル）（分担執筆） (2016)
  • 著者名/発表者名: 日野信次朗、阿南浩太郎、高瀬隆太、興梠健作、中尾光善
  • 総ページ数: 230
  • 出版者: 羊土社
• [図書] Bio Clinica（エピゲノムの遺伝）（分担執筆） (2016)
  • 著者名/発表者名: 興梠健作、日野信次朗、中尾光善
  • 総ページ数: 114
  • 出版者: 北隆館
• [図書] あなたと私はどうして違う？ 体質と遺伝子のサイエンス－99.9％同じ設計図から個性と病気が生じる秘密 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中尾光善
  • 総ページ数: 221
  • 出版者: 羊土社
• [図書] ドライシンドロームの基礎と臨床（分担執筆） (2015)
  • 著者名/発表者名: 中元雅史、森山雅文、石原 宏、中尾光善
  • 総ページ数: 201
  • 出版者: メディカルレビュー社
• [備考] 熊本大学発生医学研究所
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp
• [産業財産権] 神経変性疾患治療剤 (2016)
  • 発明者名: 谷原秀信、岩尾圭一郎、中尾光善、林秀樹、日野信次朗、 堤孝之
  • 権利者名: 熊本大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-011705
  • 出願年月日: 2016-01-25
  • 出願年: 2016
• [学会・シンポジウム開催] International Symposium on Nuclear Structure and Epigenetics (2015)
  • 発表場所: 熊本大学発生医学研究所（熊本市）
  • 年月日: 2015-08-27