| 研究課題/領域番号 |
19KK0179
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金井 求 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20243264)
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| 研究分担者 |
山次 健三 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (30646807)
川島 茂裕 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (40508115)
藤村 亜紀子 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任研究員 (80793091)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 触媒 / ヒストン修飾 / DNA損傷 / DNA修復 / エピゲノム修復 / アシル化触媒 / エピゲノム修飾 / ヒストンアシル化 / ヒストン / 染色体 / アシル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遺伝情報を司るDNAは、環境要因などにより常に損傷の危険にさらされている。損傷を受けたDNAは老化、疾病などの原因となるため、損傷DNAを適切に修復することは、健康を維持するために重要である。DNAの修復に関わる個々の酵素の働きについては理解が進められてきたが、染色体の高次構造やそれに影響を与えるヒストンの翻訳後修飾とDNA修復機構と の関連性は明らかにされていない。本研究では、我々のヒストン翻訳後修飾導入技術と、米国Texas A&M大学Sczepanski教授の特定損傷DNA調製技術を融合し、ヒストン翻訳後修飾とDNA修復機構の関連性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
ヒストンはヌクレオソームを構成する主要なタンパク質であり、その翻訳後修飾はDNAの塩基除去修復（BER）などの様々な生物学的過程に関与している。これまでに、特定のリジン残基がアセチル化されたモノヌクレオソームを再構成することで、ヒストンH3のアセチル化がBERに関与していること、また各残基のアセチル化がBERに与える影響が異なることが示されており、ヒストンアセチル化はBERにおいて重要な働きをしていることが示唆されている。しかし、生体内のクロマチンはポリヌクレオソームであり、モノヌクレオソームとポリヌクレオソームではBERの速度が異なることが知られている。また、ポリヌクレオソームにおいては、DNA損傷部位とアセチル化部位が同一ヌクレオソーム内に存在している場合と、異なるヌクレオソームに存在している場合が考えられる。そこで本研究では、BERにおけるヒストンアセチル化の機能を詳細に解明するために、DNA損傷部位とアセチル化部位をポリヌクレオソームに位置選択的に導入する系を構築することを目指した。
アセチル化導入法としては、当研究室で開発した配列特異的にDNAに結合するヒストンアセチル化触媒PIP-BAHAを用いた。また、DNA損傷部位導入法としては、Sczepanski教授が開発したPlug and Play法を用いた。触媒反応後のアセチル化リジン残基をLC-MS/MSで定量解析した結果、アセチル化は触媒結合配列を持つヌクレオソームのH3K36およびH3K56に主に入っていることがわかった。この条件においてUDG/APE1によるdU切断過程のキネティクスを測定したところ、ヒストンアセチル化とdUが同一ヌクレオソーム内に存在するときにはdU切断が加速される一方で、両者が異なるヌクレオソームに存在するときには加速が見られないことが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
テトラヌクレオソームに対するヒストン残基選択的なアシル基導入法を確立できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、非天然修飾も含めてヒストンの特定のリジン残基選択的に化学修飾を導入し、テトラヌクレオソームおよび12量体ヌクレオソームでの検討をおこなって行く。
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