構成的ヘテロクロマチンと条件的ヘテロクロマチンの共通点と相違点

• 研究課題/領域番号: 16H04739
• 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: 分子生物学
• 研究機関: 大阪大学 (2017-2018); 北海道大学 (2016)
• 研究代表者: 小布施 力史 大阪大学, 理学研究科, 教授 (00273855)
• 研究協力者: 長尾 恒治 ; 磯部 真也 ; 佐渡 敬
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018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); 2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 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: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: ヘテロクロマチン / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / クロマチン高次構造 / エピジェネティク / 転写

研究成果の概要

構成的ヘテロクロマチンはH3K9me3を基盤としセントロメアなどに形成される一方、条件的ヘテロクロマチンはH3K27me3を基盤とし不活性X染色体のように発生時期依存的な遺伝子発現の制御に関与する。本課題では、これら２つのヘテロクロマチンの共通点と相違点を理解することを目的とした。その結果、H3K9me3は不活性X染色体などにも濃縮されており、ある遺伝子を阻害するとH3K27me3に置き換わった。本課題により、構成的ヘテロクロマチン、条件的ヘテロクロマチンという明確な役割分担があるわけではなくそれぞれが、ヘテロクロマチンを構成するドメインのようなものと考えたほうが適当であることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、セントロメアやテロメアなどの構成的なヘテロクロマチンと、発生・分化依存的な条件的ヘテロクロマチンは、同じ凝縮したクロマチン構造をとりながら、基盤となるヒストン修飾や構成する因子が異なると考えられてきた。本課題により、構成的なヘテロクロマチンの形成に必要と考えられているヒストン修飾や因子が、条件的ヘテロクロマチン形成の一要素であることが示唆された。これらの成果は、今後遺伝子発現制御の要であるヘテロクロマチンを理解する上で重要な仮説であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Genome-wide stability of the DNA replication program in single mammalian cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Saori Takahashi, Hisashi Miura, Takahiro Shibata, Koji Nagao, Katsuzumi Okumura, Masato Ogata, Chikashi Obuse, Shin-ichiro Takebayashi and Ichiro Hiratani
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 51 号: 3 ページ: 529-540
  • DOI: 10.1038/s41588-019-0347-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of SmcHD1 in establishment of epigenetic states required for the maintenance of the X-inactivated state in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara Yuki、Nagao Koji、Blewitt Marnie、Sasaki Hiroyuki、Obuse Chikashi、Sado Takashi
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 18 ページ: 806-821
  • DOI: 10.1242/dev.166462
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleosomes around a mismatched base pair are excluded via an Msh2-dependent reaction with the aid of SNF2 family ATPase Smarcad1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Terui R, Nagao K, Kawasoe Y, Taki K, Higashi TL, Tanaka S, Nakagawa T, Obuse C, Masukata H, Takahashi TS
  • 雑誌名: Genes & development 巻: 32(11-12) 号: 11-12 ページ: 806-821
  • DOI: 10.1101/gad.310995.117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lem2 is retained at the nuclear envelope through its interaction with Bqt4 in fission yeast (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano Yasuhiro、Kinugasa Yasuha、Asakawa Haruhiko、Chikashige Yuji、Obuse Chikashi、Haraguchi Tokuko、Hiraoka Yasushi
  • 雑誌名: Genes to cells 巻: 23 号: 3 ページ: 122-135
  • DOI: 10.1111/gtc.12557
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Compositionally distinct nuclear pore complexes of functionally distinct dimorphic nuclei in ciliate Tetrahymena. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto M., Osakada H., Mori C., Fukuda Y., Nagao K., Obuse C., Hiraoka Y., and Haraguchi T.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 印刷中 号: 10 ページ: 1822-1834
  • DOI: 10.1242/jcs.199398
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exosomes maintain cellular homeostasis by excreting harmful DNA from cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, A., Okada, R., Nagao, K., Kawamata, Y., Hanyu, A., Yoshimoto, S., Takasugi, M., Watanabe, S., Kanemaki, M.T., Obuse, C. & Hara, E.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: - 号: 1 ページ: 15287-15287
  • DOI: 10.1038/ncomms15287
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of RIF1 by SCAI Allows BRCA1-Mediated Repair. (2017)
  • 著者名/発表者名: Isobe S.Y., Nagao K., Nozaki N., Kimura H., and Obuse C.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 2 号: 2 ページ: 297-307
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.06.056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstitution of the oocyte nucleolus in mice through a single nucleolar protein, NPM2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogushi Sugako、Yamagata Kazuo、Obuse Chikashi、Furuta Keiko、Wakayama Teruhiko、Matzuk Martin M.、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 130 号: 14 ページ: 2416-2429
  • DOI: 10.1242/jcs.195875
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Defects in dosage compensation impact global gene regulation in the mouse trophoblast (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakata Yuka、Nagao Koji、Hoki Yuko、Sasaki Hiroyuki、Obuse Chikashi、Sado Takashi
  • 雑誌名: Development 巻: 144 号: 15 ページ: 2784-2797
  • DOI: 10.1242/dev.149138
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ser7 of RNAPII-CTD facilitates heterochromatin formation by linking ncRNA to RNAi (2017)
  • 著者名/発表者名: Kajitani Takuya、Kato Hiroaki、Chikashige Yuji、Tsutsumi Chihiro、Hiraoka Yasushi、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki、Obuse Chikashi、Hermand Damien、Murakami Yota
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 114 号: 52
  • DOI: 10.1073/pnas.1714579115
  • NAID: 120006539374
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BRCA1 directs the repair pathway to homologous recombination by promoting 53BP1 dephosphorylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Mayu Isono, Atsuko Niimi, Takahiro Oike, Yoshihiko Hagiwara, Hiro Sato, Ryota Sekine, Yukari Yoshida, Shin-Ya Isobe, Chikashi Obuse, Ryotaro Nishi, Elena Petricci, Shinichiro Nakada, Takashi Nakano, Atsushi Shibata
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 18 号: 2 ページ: 520-532
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Human RIF1 and protein phosphatase 1 stimulate DNA replication origin licensing but suppress origin activation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiraga SI, Ly T, Garzon J, Horejsi Z, Ohkubo YN, Endo A, Obuse C, Boulton SJ, Lamond AI, Donaldson AD.
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 18 号: 3 ページ: 403-419
  • DOI: 10.15252/embr.201641983
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-017-00136-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H3K36 trimethylation is essential for multiple silencing mechanism in fission yeast. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Suzuki, Hiroaki Kato, Yutaka Suzuki, Yuji Chikashige, Yasushi Hiraoka, Hiroshi Kimura, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Shinya Takahata and Yota Murakami
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 44 (9) 号: 9 ページ: 4147-4162
  • DOI: 10.1093/nar/gkw008
  • NAID: 120005819302
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 14-3-3-zeta participates in TLR3-mediated TICAM-1 signal-platform formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Funami, Misako Matsumoto, Chikashi Obuse, Tsukasa Seya
  • 雑誌名: Molecular Immunology 巻: 73 ページ: 60-68
  • DOI: 10.1016/j.molimm.2016.03.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical, muscle pathological, and genetic features of Japanese facioscapulohumeral muscular dystrophy 2 (FSHD2) patients with SMCHD1 mutations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka, K., Goto, K., Arai, M., Nagao, K., Obuse, C., Noguchi, S., Hayashi, Y. K., Mitsuhashi, S., and Nishino, I.
  • 雑誌名: Neuromuscul Disord. 巻: 26 号: 4-5 ページ: 300-308
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2016.03.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaimori, J. Y., Maehara, K., Hayashi-Takanaka, Y., Harada, A., Fukuda, M., Yamamoto, S., Ichimaru, N., Umehara, T., Yokoyama, S., Matsuda, R., Ikura, T., Nagao, K., Obuse, C., Nozaki, N., Takahara, S., Takao, T., Ohkawa, Y., Kimura, H., and Isaka, Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 24318-24318
  • DOI: 10.1038/srep24318
  • NAID: 120005770760
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] X染色体不活性化過程におけるSmchd1-Hbix1の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、榊原祐樹、元田裕佳里、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] RIF1-PP1複合体のDNA損傷における機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 磯部 真也、長尾 恒治、野崎 直仁、木村 宏、小布施 力史
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 染色体不活性化における非コードXIST RNAとSmchd1-Hbix1Xの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長尾 恒治、榊原 祐樹、坂口 武久、木村 宏、佐渡 敬、小布施 力史
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Smchd1-Hbix1依存的な不活性化X染色体の区画化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長尾 恒治、榊原 祐樹、柴田 幸子、野澤 竜介、坂口 武久、木村 宏、佐渡 敬、小布施 力史
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造と機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 淺川 東彦、糀谷 知子、楊 恵如、大槻 千鶴、小坂田 裕子、松田 厚志、岩本 政明、近重 裕次、高木 尚充、長尾 恒治、小布施 力史、 平岡 泰、原口 徳子
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Single-cell DNA replication timing profiling and 3D genome organization dynamics during development (2018)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Miura, Saori Takahashi, Takahiro Shibata, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Shin-ichiro Takebayashi, Ichiro Hiratani
  • 学会等名: Nuclear Organization & Function on Cold Spring Harbor Meeting
• [学会発表] 分化前後のES細胞における複製ドメインは細胞間で極めて均一なプロファイルを示す (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋沙央里、三浦尚、柴田隆豊、長尾恒治、小布施力史、竹林慎一郎、平谷伊智朗
  • 学会等名: 第12回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] 遺伝子の傷をどうやって直すか (2018)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: 遺伝子研究の最前線 一般公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] HP1 結合因子とクロマチン機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: 染色体研究の最前線2018
  • 招待講演
• [学会発表] HP1結合因子によるクロマチン制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小布施力史
  • 学会等名: ワークショップ「染色体研究の最前線」
  • 発表場所: 大阪大学生命機能研究科（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-01-16
  • 国際学会
• [学会発表] Conserved repressive chromatin properties on inactive X chromosome in human and mouse (2017)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: SMC proteins; Chromosomal organizers from bacteria to human
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidation of structure and function of heterochromatin through human HP1 binding proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: HMGU-Japan meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヒストンメチル化酵素G9aと複製開始複合体ORCとの相互作用とその意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヘテロクロマチンの機能構造と疾患との関わり (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、柴田幸子、野澤竜介、磯部真也、元田裕佳里、三橋里美、濱中耕平、西野一三、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] 新規53BP1結合タンパク質SCAIは、Rif1に阻害的に働くことで相同組換え修復を促進する (2016)
  • 著者名/発表者名: 磯部真也、大久保義真、長尾恒治、野崎直仁、木村宏、小布施力史
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] アリル特異的ChIP/RNA-seq法によるマウス不活性化X染色体のクロマチン動態の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾恒治、榊原祐樹、柴田幸子、野澤竜介、坂口武久、木村宏、佐渡敬、小布施力史
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] DSB repair pathway is controlled by differential phosphorylation of 53BP1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Isobe, Koji Nagao, Naohito Nozaki, Hiroshi Kimura, Chikashi Obuse
  • 学会等名: The 10th International 3R Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Conserved repressive chromatin properties on inactive X chromosome between human and mouse (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Nagao, Sachiko Shibata, Y Sakakibara, Takehisa Sakaguchi, Ryu-suke Nozawa, Hiroshi Kimura, Takashi Sado, Chikashi Obuse
  • 学会等名: Royal Society Meeting; X-chromosome inactivation: a tribute to Mary Lyon
  • 発表場所: THE ROYAL SOCIETY in London、MRC in Harwell（イギリス）
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] エピジェネティックコードを基盤としたヘテロクロマチンの形成機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: 日本遺伝学会 第88回大会
  • 発表場所: 日本大学（静岡県三島市）
  • 年月日: 2016-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] HP1結合タンパク質を通したクロマチン機能の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史
  • 学会等名: RNAフロンティアミーティング
  • 発表場所: いこいの湯宿 いろは （北海道虻田郡ニセコ町）
  • 年月日: 2016-08-31
  • 招待講演
• [学会発表] DNA Double Strand Breaks Repair Pathway is Controlled by Differential Phosphorylation of 53BP1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Isobe S, Ohkubo Y, Nagao K, Nozaki N, Kimura H, Obuse C.
  • 学会等名: 12th International Congress of Cell Biology（ICCB)
  • 発表場所: プラハ国際会議センター（チェコ プラハ）
  • 年月日: 2016-07-21
  • 国際学会
• [学会発表] HPIの解析から見えてきたヘテロクロマチンの構造と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小布施力史
  • 学会等名: 第1回ATR-X症候群シンポジウム
  • 発表場所: 国立京都国際会館 （京都府京都市）
  • 年月日: 2016-04-02
  • 招待講演
• [備考] 染色体構造機能学研究室
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/obuse/
• [備考] 染色体構造機能学研究室
  • URL: https://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/dbs01/re-paper-temp.php?id=98
• [備考] 乳がん、卵巣がんの抑制遺伝子の働きを助けるタンパク質SCAIを新発見
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2017/20170712_1
• [備考] 女性の"働かない"X染色体の仕組みを解明
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/obuse/nsmb2013/