真核生物の細胞複製に伴うクロマチン構築と維持伝承機構

• 研究課題/領域番号: 16390085
• 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: 医化学一般
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 柴原 慶一 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 助教授 (20263098)
• 研究分担者: 西嶋 仁 国立遺伝学研究所, 助手 (60425410) ; 小川 裕也 国立遺伝学研究所, 助手 (10370123) ; 小野 達也 国立遺伝学研究所, 研究員 (50419850)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 14,200千円 (直接経費: 14,200千円); 2006年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 2005年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 2004年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
• キーワード: クロマチン / CAF-1 / macroH2A / fas / モノユビキチン / ジーンサイレンシング / DNA複製 / クロマチン複製 / ヌクレオソーム / ヌクレオソームアセンブリー / ヒストン / ジーンターゲティング / 細胞記憶 / DDM1 / モノユビキチン化

研究概要

細胞固有のエピジェネティックなクロマチンの修飾情報が、細胞複製過程を通じて維持される仕組み(クロマチン複製)の理解を目的とした研究課題である。以下、三年間の成果を概略する。
(1)DNA複製に連鎖するヌクレオソーム形成に関るCAF-1のシロイヌナズナホモログ変異株(fas)の解析を行い、fa5変異体で、染色体上の様々な領域に存在する遺伝子座のジーンサイレンシングの脱抑制が、低頻度かつ確率的に起こる実験的根拠を提示した。これは、CAF-1及びDNA複製に連鎖するヌクレオソーム形成が、個体内の細胞増殖過程における遺伝子発現情報の安定的な維持に貢献するという我々が提唱したモデル(Cell,2001)を支持するものであった(Genes Dev, 2004 ; Genes Cells, 2006)。
(2)さらに、ニワトリDT40ニワトリ細胞の系を用いて、CAF-1及のコンディショナルノックアウト細胞株の解析を行い、CAF-1が生細胞においても、DNA複製に伴うヌクレオソーム形成に関与することを示すとともに、CAF-1がDNA損傷修復経路或は、チェックポイント経路に関与する新たな知見を得つつある(Takami et al., Mol. Biol. Cell, 2007)。
一方、DDM1はSWI/SNF型のATPase依存型のリモデリング因子で、この因子が欠損するArabidopsis或はマウス個体では、ゲノム全般に渡るDNAのメチル化の低下が観察される。我々は、このDDM1を介したDNAメチレ化維持機構を解明すべく、ヒトpre-B細胞Nalm6細胞において、ヒトDDM1の遺伝子欠損細胞株の樹立に成功し、DDM1の細胞レベルでの機能の解析系を立ち上げた。今後解析の進展が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Chromatin assembly factor-1 is required for rapid nucleosome formation during DNA replication and efficient Chk1 activation in vertebrate chicken DT40 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takami, Y.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell. 18(1) ページ: 129-141
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Chromatin assembly factor-1 is required for rapid nucleosome formation during DNA replication and efficient Chk1 activation in vertebrate chicken DT40 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takami, Y.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 18 ページ: 129-141
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Chromatin assembly is required for rapid nucleosome formation during DNA replication and efficient Chk1 activation in vertebrate chicken DT40 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takami, Y., Ono, T., Fukagawa, T., K-i, Shibahara, T.Nakayama.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell. 18(1) ページ: 129-141
• [雑誌論文] Chromatin assembly factor 1 ensures the stable maintenance of silent chromatin states in Arabidopsis (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, T.
  • 雑誌名: Genes Cells (Cover to this issue) 18 ページ: 153-162
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nuclear RanGAP is required for the heterochromatin assembly and is reciprocally regulated by histone H3 and Clr4 histone methyltransferase in Schizosaccharomyces pombe. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, H.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 17 ページ: 2524-2536
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Histone acetyltransferase I is dispensable for replication-coupled chromatin assembly but contributes to recover DNA damages created following replication blockage in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Barman, HK.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 345 ページ: 1547-1557
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Simple, one-week method to construct gene-targeting vectors : application to production of human knockout cell lines (2006)
  • 著者名/発表者名: Iizzumi, S.
  • 雑誌名: BioTechniques 41(3) ページ: 311-316
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhanced homologous recombination and T-DNA integration in chromatin assembly factor-I mutants in Arabidopsis thaliana. (2006)
  • 著者名/発表者名: Endo, M.
  • 雑誌名: EMBO J. 25(23) ページ: 5579-5590
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Chromatin assembly factor 1 ensures the stable maintenance of silent chromatin states in Arabidopsis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, T.
  • 雑誌名: Genes Cells (Cover to this issue) 18 ページ: 153-162
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nuclear RanGAP is required for the heterochromatin assembly and is reciprocally regulated by histone H3 and Clr4 histone methyltransferase in Schizosaccharomyces pombe. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, H.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 17 ページ: 2524-2536
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Asfl is required for viability and chromatin assembly during DNA replication in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sanematsu, F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 13817-13827
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Histone acetyltransferase 1 is dispensable for replication-coupled chromatin assembly but contributes to recover DNA damages created following replication blockage in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Barman, HK.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 345 ページ: 1547-1557
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Simple, one-week method to construct gene-targeting vectors : application to production of human knockout cell lines. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iizzumi, S.
  • 雑誌名: BioTechniques 41(3) ページ: 311-316
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enhanced homologous recombination and T-DNA integration in chromatin assembly factor-1 mutants in Arabidopsis thaliana. (2006)
  • 著者名/発表者名: Endo, M.
  • 雑誌名: EMBO J. 25(23) ページ: 5579-5590
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Chromatin assembly factor 1 ensures the stable maintenance of silent chromatin states in Arabidopsis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, T., Kaya, H., Takeda, S., Abe, Y., Ogawa, Y., Kato, M., Kakutani, T., Scheid, OM., Araki, T., Shibahara, K-i
  • 雑誌名: Genes Cells (Covert to this issue) 18 ページ: 153-162
• [雑誌論文] Nuclear RanGAP is required for the heterochromatin assembly and is reciprocally regulated by histone H3 and Clr4 histone methyltransferase in Schizosaccharomyces pombe. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, H., Nakayama, JI., Yoshioka, T., Kusano, A., Nishitani, H., Shibahara, K-i., Nishimoto, T.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 17 ページ: 2524-2536
• [雑誌論文] Asfl is required for viability and chromatin assembly during DNA replication in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sanematsu, F., Takami, Y., Barman, HK., Fukagawa, T., Ono, T., Shibahara, K-i., Nakayama T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 13817-13827
• [雑誌論文] Histone acetyltransfcrase 1 is dispensable for replication-coupled chromatin assembly but contributes to recover DNA damages created following replication blockage in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Barman, HK., Takami Y., Ono T., Nishijima, H., Sanematsu, F., Shibahara, K-i., Nakayama, T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 345 ページ: 1547-1557
• [雑誌論文] Simple, one-week method to construct gene-targeting vectors : application to production of human knockout cell lines. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iizzumi., S, Nomura, Y., So, S., Uegaki, K., Aoki, K., Shibahara K-i., Adachi, N., Koyama H.
  • 雑誌名: Bio Techniques 41(3) ページ: 311-316
• [雑誌論文] Enhanced homologous recombination and T-DNA integration in chromatin assemble factor-1 mutants in Arabidopsis thaliana. (2006)
  • 著者名/発表者名: Endo, M, Ishikawa, Y, Kaya, H, Araki, T, Shibahara, K-i, Ito, Y, Osakabe, K, Abe, K, Ichikawa, H, Valentine, L, Hohn, B, Toki, S.
  • 雑誌名: EMBO J. 25(23) ページ: 5579-5590
• [雑誌論文] Asf1 is required for viability and chromatin assembly during DNA replication in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sanematsu, F.
  • 雑誌名: J.Bio.Chem. (in press)
• [雑誌論文] Nuclear RanGAP is required for the heterochromatin assembly and is reciprocally regulated by histone H3 and Clr4 histone methyltransferase in Schizosaccharomyces pombe. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, H.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell. (in press)
• [雑誌論文] Chromatin assembly factor 1 ensures the stable maintenance of silent chromatin states in Arabidopsis (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 18 ページ: 153-162
• [雑誌論文] Histone variant macroH2A1.2 is mono-ubiquitinated at its histone domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 336 ページ: 204-209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Asfl is required for viability and chromatin assembly during DNA replication in vertebrate cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sanematsu, F.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 13817-13827
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Histone variant macroH2A1.2 is mono-ubiquitinated at its Histone domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 336 ページ: 204-209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Histone variant macroH2A1.2 is mono-ubiquitinated at its histone domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, Y.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 336 ページ: 204-209
• [雑誌論文] BRU1, a novel link between responses to DNA damage and epigenetic gene silencing in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S.
  • 雑誌名: Genes Dev 18 ページ: 782-793
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BRU1, a novel link between responses to DNA damage and Epigenetic gene silencing in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S.
  • 雑誌名: Genes Dev 18 ページ: 782-793
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] BRU1, a novel link between responses to DNA damage and epigenetic gene silencing in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S., et al.
  • 雑誌名: Genes & Development 18 ページ: 782-793
• [図書] DNA複製・DNA修復がわかる「DNA修復とヌクレオチド除去修復 (2004)
  • 著者名/発表者名: 久保知大, 柴原慶一
  • 出版者: 羊土社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] わかる実験医学シリーズ「DNA複製・修復がわかる」 (2004)
  • 著者名/発表者名: 久保 知大 他
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 羊土社
• [産業財産権] 標的組換え細胞とランダム組換え細胞を判別する方法およびその用途 (2007)
  • 発明者名: 柴原慶一, 西嶋仁, 国田嘉元
  • 権利者名: 情報・システム研究機構
  • 産業財産権番号: 2007-011971
  • 出願年月日: 2007-04-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] テトラサイクリン誘導型の遺伝子発現系に使用する目的遺伝子導入ベクター、トランスアクチベーター発現用ベクターおよびその用途 (2006)
  • 発明者名: 柴原慶一, 小野達也
  • 権利者名: 情報・システム研究機構
  • 産業財産権番号: 2006-288020
  • 出願年月日: 2006-10-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] デトラサイクリン誘導体の遺伝子発現系に使用する目的遺伝子導入ベクター、トランスアクチベーター発現用ベクターおよびその用途 (2006)
  • 発明者名: 柴原慶一, 小野達也
  • 産業財産権番号: 2006-288020
  • 出願年月日: 2006-10-23
• [産業財産権] 標的組換え細胞とランダム組換え細胞を判別する方法およびその用途 (2006)
  • 発明者名: 柴原慶一, 西嶋仁, 国田嘉元
  • 産業財産権番号: 2007-011971
  • 出願年月日: 2006-04-27
• [産業財産権] 遺伝子導入方法、ジーンターゲッティング方法及びトランスジェニック植物の製造方法 (2005)
  • 発明者名: 柴原慶一
  • 権利者名: 情報・システム研究機構
  • 産業財産権番号: 2005-006544
  • 出願年月日: 2005-03-09
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 遺伝子導入方法、ジーンターゲッティング方法及びトランスジェニック植物の製造方法 (2005)
  • 発明者名: 柴原 慶一
  • 権利者名: 柴原 慶一
  • 産業財産権番号: 2005-065442
  • 出願年月日: 2005-03-09