タンパク質アルギニンメチル化修飾の個体機能の解明

• 研究課題/領域番号: 17K01942
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 加香 孝一郎 筑波大学, 生命環境系, 講師 (60311594)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: アルギニンメチル化 / 線虫 / in vivo / LC-MS/MS / アルギニンモノメチル化 / タンパク質アルギニンメチル基転移酵素（PRMT） / ノックダウン / 欠損変異体 / CRISPR/Cas9 / CRISPR/Cas9システム / タンパク質アルギニンメチル基転移酵素 / 脱メチル化酵素 / PRMT / モノメチルアルギニン / 対称性ジメチルアルギニン / 非対称性ジメチルアルギニン / 翻訳後修飾 / 蛋白質 / 酵素

研究成果の概要

我々は既に、タンパク質アルギニン残基の非対称性ジメチル化（ADMA化）を担うprmt-1と対称性ジメチル化（SDMA化）を担うprmt-5を同時に欠損した変異体線虫では、タンパク質中のADMAとSDMAの両方が消失するものの、prmt-1/prmt-5二重変異体でもモノメチルアルギニン（MMA）は完全には消失しないことを明らかにしていた。
そこで本研究では、逆遺伝学的手法と質量分析技術を駆使して、in vivoでMMA化に寄与するメチル化酵素遺伝子の探索を行い、候補遺伝子の変異体を取得することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

メチル基転移酵素は、全ゲノムの約１％を占めるスーパーファミリーを形成するものの、基質が異なる酵素間では一次構造上の類似性がほとんど認められない。
本研究において、線虫や酵母など種の違いや基質の違いに捉われることなく、広く既知のメチル基転移酵素に認められる二次構造上の類似性に基づいて、新規のメチル化酵素を探索し得られた知見は、単に線形動物のタンパク質アルギニンメチル化に留まらず、より高等な哺乳動物における様々な基質に対するメチル化酵素の研究にも、十分活用できると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Revision of Natural Cyclic Depsipeptide MA026 Established by Total Synthesis and Biosynthetic Gene Cluster Analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama Chihiro、Fukuda Akane、Mukaiyama Minagi、Nakazawa Yoshiki、Kuramochi Yuka、Muguruma Kyohei、Arimoto Mitsue、Ninomiya Akihiro、Kako Koichiro、Katsuyama Yohei、Konno Sho、Taguchi Akihiro、Takayama Kentaro、Taniguchi Atsuhiko、Nagumo Yoko、Usui Takeo、Hayashi Yoshio
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 60 号: 16 ページ: 8792-8797
  • DOI: 10.1002/anie.202015193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histamine receptor agonist alleviates severe cardiorenal damages by eliciting anti-inflammatory programming. (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, K., Ishida, J., Kim JD, Muromachi, N., Kako, K., Mizukami, H., Lu, W., Ishimaru, T., Kawasaki, S., Kaneko, Fukamizu, A
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 117 号: 6 ページ: 3150-3156
  • DOI: 10.1073/pnas.1909124117
  • NAID: 120007132810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Emerging impacts of biological methylation on genetic information (2019)
  • 著者名/発表者名: Kako Koichiro、Kim Jun-Dal、Fukamizu Akiyoshi
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 165 号: 1 ページ: 9-18
  • DOI: 10.1093/jb/mvy075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tricarboxylic acid cycle activity suppresses acetylation of mitochondrial proteins during early embryonic development in Caenorhabditis elegans. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hada Kazumasa、Hirota Keiko、Inanobe Ai、Kako Koichiro、Miyata Mai、Araoi Sho、Matsumoto Masaki、Ohta Reiya、Arisawa Mitsuhiro、Daitoku Hiroaki、Hanada Toshikatsu、Fukamizu Akiyoshi
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 294 号: 9 ページ: 3091-3099
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.004726
  • NAID: 120007133475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gestational changes in PRMT1 expression of murine placentas (2018)
  • 著者名/発表者名: Anna Sato, Jun-Dal Kim, Hayase Mizukami, Misaki Nakashima, Koichiro Kako, Junji Ishida, Atsuo Itakura, Satoru Takeda, Akiyoshi Fukamizu
  • 雑誌名: Placenta 巻: 65 ページ: 47-54
  • DOI: 10.1016/j.placenta.2018.04.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] The GATA transcription factor ELT-2 modulates both the expression and methyltransferase activity of PRMT-1 in Caenorhabditis elegans (2018)
  • 著者名/発表者名: Araoi Sho、Daitoku Hiroaki、Yokoyama Atsuko、Kako Koichiro、Hirota Keiko、Fukamizu Akiyoshi
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 433-440
  • DOI: 10.1093/jb/mvy012
  • NAID: 40021555333
  • 査読あり
• [雑誌論文] rRNA adenine methylation requires T07A9.8 gene as rram-1 in Caenorhabditis elegans (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Wataru、Hirota Keiko、Wan Huahua、Sumi Naoaki、Miyata Mai、Araoi Sho、Nomura Naoto、Kako Koichiro、Fukamizu Akiyoshi
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 465-474
  • DOI: 10.1093/jb/mvy018
  • NAID: 40021579911
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous ablation of prmt-1 and prmt-5 abolishes asymmetric and symmetric arginine dimethylations in Caenorhabditis elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirota K., Shigekawa C., Araoi S., Sha L., Inagawa T., Kanou A., Kako K., Daitoku H., and Fukamizu A.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 521-527
  • DOI: 10.1093/jb/mvw101
  • NAID: 40021278532
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 生体直交型反応を示す官能基を付加したPPARγリガンドの合成と活性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 安彩伽; 大前勇馬; 有本光江; 加香孝一郎; 礒田博子; 深水昭吉; 繁森英幸; 宮前友策
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2021年度大会
• [学会発表] 線虫を用いたタンパク質アルギニンモノメチル化酵素の同定と機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 張文瑜; 田島達也; 大徳浩照; 染谷百香; 加香孝一郎; 深水昭吉
  • 学会等名: 第93回 日本生化学会大会
• [学会発表] 線虫の新規ヒスチジンメチル化酵素METL-18の自己メチル化と生物学的意義の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 春木陽香理; 大徳浩照; 田島達也; 加香孝一郎; 深水昭吉
  • 学会等名: 第93回 日本生化学会大会
• [学会発表] siRNAスクリーニングによる新規ヒスチジンメチル基転移酵素の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 染谷百香; 大徳浩照; 加香孝一郎; 深水昭吉
  • 学会等名: 第93回 日本生化学会大会
• [学会発表] 線虫における新規ヒスチジンメチル化酵素METL-18の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大徳浩照; 田島達也; 春木陽香理; 染谷百香; 加香孝一郎; 深水昭吉
  • 学会等名: 第93回 日本生化学会大会
• [学会発表] 線虫（C. elegans）開始メチオニンtRNAの精製とそのメチル化解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 加香孝一郎; 中原大輔; 大徳浩照; 深水昭吉
  • 学会等名: 第93回 日本生化学会大会
• [学会発表] 高血圧誘導性心腎病態モデルマウス（ANSマウス）におけるヒスタミンの分析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 加香孝一郎、石田純治、金俊達、室町直人、深水昭吉
  • 学会等名: 第22回 日本ヒスタミン学会
• [学会発表] MA026の構造訂正とTJ開口活性に関する構造活性相関検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 向山海凪、山﨑洋平、内山千尋、福田茜、有本光江、加香孝一郎、谷口敦彦、 林良雄、南雲陽子、臼井健郎
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第14回年会
• [学会発表] 心腎連関病態モデルマウスの確立と解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野口和之、石田純治、室町直人、金俊達、加香孝一郎、山縣 邦弘
  • 学会等名: 第62回 日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] 線虫ヒストンにおける新規ヒスチジンメチル基転移酵素の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林岳宏、大徳浩照、中島実咲、加香孝一郎、深水昭吉
  • 学会等名: 2019年度 日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] アルツハイマー型認知症予防を指向したカフェオイルキナ酸の機能解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 星川 紗更、池本 光志、有本 光江、加香 孝一郎、深水 昭吉、繁森 英幸
  • 学会等名: 新規素材探索研究会第18回セミナー
• [学会発表] 高血圧誘導性心不全モデルマウス（ANSマウス）におけるヒスタミンの定量 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加香孝一郎、石田純治、金俊達、室町直人、深水昭吉
  • 学会等名: 第23回 活性アミンに関するワークショップ
• [学会発表] ブドウ種子由来ポリフェノールによるアミロイドポリペプチド凝集阻害 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福島寛乃、有本光江、加香孝一郎、深水昭吉、繁森英幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部 2019年度大会
• [学会発表] In vivoスクリーニング系による新規ヒスチジンメチル基転移酵素の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林岳宏、大徳浩照、中島実咲、田島達也、加香孝一郎、深水昭吉
  • 学会等名: 第92回 日本生化学会大会
• [学会発表] ヒスタミンH3受容体アゴニストによる心腎病態への抗炎症プログラミング (2018)
  • 著者名/発表者名: 石田純治、野口和之、金俊達、水上早瀬、陸偉哲、権哲源、加香孝一郎、山縣邦弘、深水昭吉
  • 学会等名: 第22回日本心血管内分泌代謝学会学術総会
• [学会発表] メチル化ヌクレオシドデータベース（MNSDB）の構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中原大輔、加香孝一郎、野村直人、深水昭吉
  • 学会等名: 2018年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] 線虫におけるアセチル化スペルミジンの同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加香孝一郎、波田一誠、宮田真衣、大徳浩照、深水昭吉
  • 学会等名: 第22回活性アミンに関するワークショップ
• [学会発表] Analysis of RNA methylation of C.elegans using newly established methyl-nucleosides database (MNSDB) (2018)
  • 著者名/発表者名: 中原大輔、加香孝一郎、野村直人、深水昭吉
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] 線虫初期発生におけるトリカルボン酸回路とポリアミンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加香孝一郎、波田一誠、大徳浩照、深水昭吉
  • 学会等名: 日本ポリアミン学会第10回年会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒスタミンH3アゴニストによる心腎病態への抗炎症プログラミング (2017)
  • 著者名/発表者名: 石田純治、野口和之、金俊達、水上早瀬、陸偉哲、権哲源、加香孝一郎、石丸友博、川崎祥平、山縣邦弘、深水昭吉
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会
• [備考] 筑波大学生存ダイナミクス研究センター深水研究室（ゲノム情報生物学）
  • URL: http://akif2.tara.tsukuba.ac.jp/Top_iweb/Welcome.html
• [備考] 筑波大学生存ダイナミクス研究センター 深水研究室（ゲノム情報生物学）
  • URL: http://akif2.tara.tsukuba.ac.jp/Top_iweb/Welcome.html