DDM1によるヘテロクロマチン形成にRNA分子が関与する可能性

• 研究課題/領域番号: 17026036
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 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, 総合遺伝研究系, 助手 (60425410) ; 小野 達也 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, プロジェクト研究員 (50419850)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円); 2006年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: non-coding RNA / ヘテロマクチン / DNAメチル化 / リモデリング因子 / ヌクレオソーム / ヒストン修飾 / ヘテロクロマチン / DDM1

研究概要

SWI/SNF型のATPaseドメインをもつDDM1は、高等植物からヒトに至る広範な生物種で保存された因子であり、そのシロイヌナズナ変異株では、DNAメチル化低下、ヒストン修飾異常、ジーンサイレンシングの脱抑制、ヘテロクロマチン形成異常などが観察される。我々は申請段階で、ヒトDDM1がRNaseA感受性分子を含む高分子複合体を形成するという予備データを得ていたので、「ヒトDDM1複合体を精製し、その複合体中のRNaseA感受性分子を同定、解析する」という実践課題をたて、RNase感受性分子がヘテロクロマチン形成に果す役割の解明を目指した。労力と時間を費やし様々な方法を試みたが、ヒトDDM1蛋白複合体及びRNase感受性分子の同定には至らなかった。申請時の予備データには再現性があるが、現時点では、ヒトDDM1は安定的な結合する相互作用因子を持たない、仮にRNase感受性分子と機能的に相互作用するとしても、その分子は単一ではなく多様な分子であるという推論に至っている。
こうした状況を考慮し、ヒト培養細胞にてヒトDDM1遺伝子の人為的発現抑制をかける際に、最初に現れるエピジェネティク修飾の異常を検出することによりDDM1の作用機序を探るという別課題を並行して進めた。その過程で、「ヒト培養細胞における、誘導型のノックアウト系」の開発(特願2006)といった副次的な成果を得た。今後この系は広く他の必須遺伝子の解析に適応される期待がもてる。さて、作製したヒトDDM1変異細胞株を解析した結果、DDM1の発現消失後、DNAのメチル化は極めて緩やかに低下することが示された。このことは、DDM1の第一作用点が、必ずしもDNAのメチル化ではないことを示唆している。
今後の解析により、DDM1を介したヘテロクロマチン形成機構、及び、RNase感受性分子の関与の理解の進展を期待したい。

研究成果

• [雑誌論文] Chromatin assembly factor I 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 (Cover 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 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., 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] 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., 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] Chromatin assembly factor-1 is required for rapid nucleosome formation during DNA replication and efficient Chkl activation in vertebrate chicken DT40 cells. (2006)
  • 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] Asfl is required for viability and chromatin assembly during DNA replication in veterbrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sanematsu, F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (in press)
• [雑誌論文] Nuclear RanGAP is required for the heterochromatin assembly and is repiprocally regulated by histone H3 and Clr4 histone methyltrans-ferase 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.Re.Commun. 336 ページ: 204-209
• [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
  • 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及びその用途 (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