アセチル化に伴うヌクレオソームの動的構造解析

• 研究課題/領域番号: 16K18528
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 末松 和美 (七種和美) 広島大学, 理学研究科, 助教 (60608769)
• 研究協力者: 明石 知子 ; 胡桃坂 仁志 ; 渕上 壮太郎 ; 長土居 有隆
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 質量分析 / ヌクレオソーム / 翻訳後修飾 / アセチル化 / 翻訳後修飾部位の解析 / トップダウン解析 / 水素重水素交換質量分析 / ヒストンアセチル化 / テイル領域の配列解析 / MDシミュレーション / タンパク質 / 生体分子 / 分析科学

研究成果の概要

アセチル化されたヌクレオソームの構造解析を行うために、2種類のDNAを用いてヌクレオソームを再構成し、それらのヒストンアセチル化前後の構造変化をネイティブ質量分析により解析した。また、そのアセチル化部位を種々のプロテオミクス解析を適用して同定した。さらに、ネイティブ質量分析で得られるヌクレオソームの構造をイオンモビリティ質量分析と計算化学を組み合わせて解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題では、アセチル化によるヌクレオソームの構造変化を質量分析による構造生物学的手法やプロテオーム解析手法を駆使して解析した。その中で、DNAの種類や長さの異なるヌクレオソームにおける解析の結果、生体内においてアセチル化の影響でヌクレオソーム構造が不安定化されることが示唆されたため、転写活性化の初期過程の分子機構の理解に貢献したと考えている。今後、構築した測定技術は他のエピジェネティクス因子やクロマチンリモデリング因子によるヌクレオソームの構造解析へと応用することによって、エピゲノム変化により起こるがんの分子機構解明にまで波及することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Diversity of Nucleosomes Characterized by Native Mass Spectrometry (2018)
  • 著者名/発表者名: Saikusa Kazumi、Osakabe Akihisa、Kato Daiki、Fuchigami Sotaro、Nagadoi Aritaka、Nishimura Yoshifumi、Kurumizaka Hitoshi、Akashi Satoko
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 90 号: 13 ページ: 8217-8226
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01649
  • 査読あり
• [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] 巨大タンパク質-DNA複合体NCPのイオンモビリティ質量分析と構造計算 (2018)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、渕上壮太郎、明石知子
  • 学会等名: 第7回イオン移動度研究会
• [学会発表] イオンモビリティ質量分析で得られたヌクレオソームの構造多様性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、渕上壮太郎、明石知子
  • 学会等名: 第68回質量分析総合討論会
• [学会発表] Motility of Histone Tails in Nucleosomes Characterized by NanoESI-MS and Structural Calculation (2018)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、越阪部晃永、加藤大貴、渕上壮太郎、長土居有隆、西村善文、胡桃坂仁志、明石知子
  • 学会等名: 22 nd International Mass Spectrometry Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 質量分析によるヌクレオソームにおけるヒストンアセチル化の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日高はる菜、泉俊輔、明石知子、七種和美
  • 学会等名: 日本生物物理学第56回年会
• [学会発表] ヌクレオソーム構造変換におけるFACT酸性天然変性領域の新たな分子機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 津中 康央、真柳 浩太、七種 和美、宮崎 直幸、明石 知子、岩崎 憲治、西村 善文、森川 耿右
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 質量分析で観たヒストン Tail 領域の挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 七種 和美
  • 学会等名: 第 17 回日本蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 不揮発性緩衝液で調製したタンパク質複合体の Native 質量分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 七種 和美、加藤 大貴、長土居 有隆、胡桃坂仁志、明石知子
  • 学会等名: 第67回質量分析総合討論会
• [学会発表] アセチル化に伴うヌクレオソームの構造変化の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、新屋大貴、加藤大貴、畔上菜々子、長土居有隆、泉俊輔、西村善文、胡桃坂仁志、明石知子
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 神奈川県
• [学会発表] アセチル化に伴うヌクレオソームの構造変化の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 七種和美
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会,
  • 発表場所: 福岡県
  • 招待講演
• [備考] 広島大学研究者総覧 七種和美（大学院理学研究科）
  • URL: http://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.483df99524c32264520e17560c007669.html
• [備考] 七種和美の業績リスト
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/biochem/Biochem_publication_KS.html