高次クロマチン形成を介した遺伝子発現制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16J06850
• 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: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 加藤 大貴 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: クロマチン / ヌクレオソーム / ヒストン / ヒストンシャペロン / X線結晶構造解析

研究実績の概要

真核生物の遺伝情報の担体であるゲノムDNAは、ヌクレオソームを基盤構造としたクロマチンを形成し、細胞核内に収納されている。本研究では、高次のクロマチンの立体構造とその形成機構を明らかにすることを目的として研究を行っている。
本年度は、特に高次クロマチンの形成機構に着目し、生体内におけるヌクレオソーム形成を触媒するタンパク質群であるヒストンシャペロンによるクロマチンの制御機構を構造生物学的、生化学的手法を用いて解析した。まず、ヒストンシャペロンsNASP、Asf1およびヒストンH3、H4をリコンビナントタンパク質として高純度に精製し、これらのタンパク質を用いて、生化学的な解析を行った。その結果、sNASP、Asf1、H3、H4がそれぞれ1分子ずつからなる4者の複合体を形成することなどを明らかにした。また、この複合体を精製することに成功し、その結晶化を行った。その結果、良質の結晶を得ることに成功した。得られた結晶について、大型放射光施設であるSPring-8やPhoton Factoryを用いたX線回折実験を行ったところ、2.8 ÅのX線回折データを得ることに成功した。
生体内のクロマチンは、複数のヒストンシャペロンのネットワークによって制御されていることが考えられているが、その詳細については、不明な点が多かった。本研究によって得られた知見から、ヒストンシャペロンのネットワークを介した高次のクロマチンの制御機構の一端が明らかになることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] LC-MS/MS-based quantitative study of the acyl group- and site-selectivity of human sirtuins to acylated nucleosomes (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanabe Kana、Liu Jiaan、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu、Kawashima Shigehiro A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 2656-2656
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21060-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthetic Posttranslational Modifications: Chemical Catalyst-Driven Regioselective Histone Acylation of Native Chromatin (2017)
  • 著者名/発表者名: Amamoto Yoshifumi、Aoi Yuki、Nagashima Nozomu、Suto Hiroki、Yoshidome Daisuke、Arimura Yasuhiro、Osakabe Akihisa、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Kawashima Shigehiro A.、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 22 ページ: 7568-7576
  • DOI: 10.1021/jacs.7b02138
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新しい染色体基盤構造ユニットであるオーバーラッピングダイヌクレオソームの結晶構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 大貴、胡桃坂 仁志
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 57 号: 6 ページ: 309-311
  • DOI: 10.2142/biophys.57.309
  • NAID: 130006230281
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オーバーラッピングジヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤大貴・越阪部晃永・胡桃坂仁志
  • 雑誌名: 新着論文レビュー 巻: - ページ: 033
  • DOI: 10.7875/first.author.2017.033
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of the overlapping dinucleosome composed of hexasome and octasome (2017)
  • 著者名/発表者名: Daiki Kato, Akihisa Osakabe, Yasuhiro Arimura, Yuka Mizukami, Naoki Horikoshi, Kazumi Saikusa, Satoko Akashi, Yoshifumi Nishimura, Sam-Yong Park, Jumpei Nogami, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa, Atsushi Matsumoto, Hidetoshi Kono, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama, Hitoshi Kurumizaka
  • 雑誌名: Science 巻: 356 号: 6334 ページ: 205-208
  • DOI: 10.1126/science.aak9867
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] パイオニア転写因子GATA3とヌクレオソームの相互作用解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤大貴、熊川雄祐、有村泰宏、高久誉大、Paul A. Wade、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 特殊なヌクレオソームの立体構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤大貴、越阪部晃永、足立風水也、水上優夏、有村泰宏、七種和美、明石知子、西村善文、朴三用、松本淳、河野秀俊、井上倫太郎、杉山正明、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] Structural analysis of unusual form of nucleosome (2016)
  • 著者名/発表者名: Daiki Kato, Akihisa Osakabe, Fumiya Adachi, Yuka Mizukami, Yasuhiro Arimura, Kazumi Saikusa, Satoko Akashi, Yoshifumi Nishimura, Sam-Yong Park, Atsushi Matsumoto, Hidetoshi Kono, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama,Hitoshi Kurumizaka
  • 学会等名: Colorado Chromatin Meeting 2016
  • 発表場所: コロラド
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] 新生ヒストンの貯蔵に関わるヒストンシャペロン-ヒストン複合体(NASP-Asf1-H3-H4複合体)の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤大貴、越阪部晃永、明石知子、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第10回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-05-20
• [図書] 実験医学, 担当「オーバーラッピングダイヌクレオソームの立体構造と形成機構」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 胡桃坂仁志，加藤大貴，越阪部晃永
  • 総ページ数: 137
  • 出版者: 羊土社