セントロメア領域に特異的なヌクレオソームの結晶構造解析

• 研究課題/領域番号: 21870038
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 立和名 博昭 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (70546382)
• 研究協力者: 胡桃坂 仁志 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80300870) ; 香川 亘 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (70415123) ; 木村 宏 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (30241392) ; 朴 三用 横浜市立大学, 教授 (20291932) ; 佐藤 衛 横浜市立大学, 教授 (60170784) ; 志賀 達也 早稲田大学, 大学院・先進理工学研究科, 修士2年 ; 越阪部 晃永 早稲田大学, 大学院・先進理工学研究科, 博士3年 ; 宮 優太 早稲田大学, 大学院・先進理工学研究科, 修士1年 ; 松本 亮平 早稲田大学, 大学院・先進理工学研究科, 修士1年 ; 有村 泰宏 早稲田大学, 大学院・先進理工学研究科, 修士2年 ; 堀越 直樹 早稲田大学, 大学院・先進理工学研究科, 博士1年
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 2,756千円 (直接経費: 2,120千円、間接経費: 636千円); 2010年度: 1,313千円 (直接経費: 1,010千円、間接経費: 303千円); 2009年度: 1,443千円 (直接経費: 1,110千円、間接経費: 333千円)
• キーワード: クロマチン / セントロメア / ヌクレオソーム / ヒストン / ヒストンバリアント / ゲノム機能 / ゲノム構造

研究概要

本研究では、真核生物のセントロメア領域の主要な構成因子であるヒストンH3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームの立体構造を明らかにした。本構造解析によりCENP-Aヌクレオソームは各二分子のヒストンCENP-A、H4、H2AおよびH2Bからなるヒストン八量体にDNAが左巻きに結合していることが明らかとなった。またCENP-Aヌクレオソームでは、ヒストン八量体に安定に結合しているDNA の長さがH3ヌクレオソームと比べ約26塩基対短いことが分かった。この知見より、CENP-Aヌクレオソームが、セントロメア領域に特異的なDNA結合タンパク質のセントロメア領域への集積や、セントロメア領域に特徴的な高次クロマチン構造の形成に関与していることが示唆された。また、CENP-Aのloop1領域のアミノ酸がCENP-Aのセントロメア領域への安定的な局在に重要であることも構造生物学および細胞生物学的解析により明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal Structures of Human Nucleosomes Containing Major Histone H3 Variants. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tachiwana H, Osakabe A, Shiga T, Miya Y, Kimura H, Kagawa W, Kurumizaka H
  • 雑誌名: Acta. Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. 67 ページ: 578-583
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and biochemical analyses of the human PAD4 variant encoded by a functional haplotype gene. (2011)
  • 著者名/発表者名: Horikoshi N, Tachiwana H, Saito K, Osakabe A, Sato M, Yamada M, Akashi S, Nishimura Y, KagawaW, Kurumizaka H
  • 雑誌名: Acta. Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. 67 ページ: 112-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and biochemical analyses of the human PAD4 variant encoded by a functional haplotype gene (2011)
  • 著者名/発表者名: Horikoshi N, Tachiwana H, Saito K, et al
  • 雑誌名: Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography 巻: 67 ページ: 112-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deimination stabilizes histone H2A/H2B dimers as revealed by electrospray ionization mass spectrometry. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimoyama S, Nagadoi A, Tachiwana H, Yamada M, Sato M, Kurumizaka H, Nishimura Y, Akashi S
  • 雑誌名: J. Mass Spectrom. 45 ページ: 900-908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of instability of the nucleosome containing a testis-specific histone variant, human H3T. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tachiwana H, Kagawa W, Osakabe A, Kawaguchi K, Shiga T, Hayashi-Takanaka Y, Kimura H, Kurumizaka H
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 107 ページ: 10454-10459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleosome formation activity of human somatic nuclear autoantigenic sperm protein (sNASP). (2010)
  • 著者名/発表者名: Osakabe A, Tachiwana H, Matsunaga T, Shiga T, Nozawa RS, Obuse C, Kurumizaka H
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 285 ページ: 11913-11921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deimination stabilizes histone H2A/H2B dimers as revealed by electrospray ionization mass spectrometry (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimoyama S, Nagadoi A, Tachiwana H, et al.
  • 雑誌名: Journal of Mass Spectrometry 巻: 45 ページ: 900-908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of instability of the nucleosome containing a testis-specific histone variant, human H3T (2010)
  • 著者名/発表者名: Tachiwana H, Kagawa W, Osakabe A, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 107 ページ: 10454-10459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleosome formation activity of human sNASP (2010)
  • 著者名/発表者名: Osakabe A.Tachiwana H, Matsunaga T, et al.
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 285 ページ: 11913-11921
  • 査読あり
• [学会発表] The Crystal Structure of Centromere Specific Nucleosome (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Tachiwana.Wataru Kagawa, Tatsuya Shiga, et al.
  • 学会等名: Physicochemical Field for Genetic Activities
  • 発表場所: 淡路夢舞台
  • 年月日: 2011-01-24
• [学会発表] Biochemical and cell biological analyses of a novel histone interacting factor, SPT2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Tstsuya Hori, et al.
  • 学会等名: Physicochemical Field for Genetic Activities
  • 発表場所: 淡路夢舞台
  • 年月日: 2011-01-24
• [学会発表] ヒストンH3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭、香川亘、志賀達也, et al.
  • 学会等名: 第28回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 加賀-山代温泉 瑠璃光
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] H2A.Bbdを含むヌクレオソームの生化学的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、立和名博昭、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第28回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 加賀-山代温泉 瑠璃光
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] The Crystal Structure of Centromere Specific Nucleosome (2011)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭
  • 学会等名: Physicochemical Field for Genetic Activities
  • 発表場所: 淡路島
• [学会発表] ヒストンH3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭
  • 学会等名: 第28回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 加賀
• [学会発表] NMRによるヒストンヌクレオソームコアの立体構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森脇義仁、佐藤昌彦、長土居有隆、立和名博昭、胡桃坂仁志、西村善文
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 質量分析を用いたヒストンH2A-H2Bのシトルリン化の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅野裕輝、下山真吾、長土居有隆、立和名博昭, et al.
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] CENP-Aターゲッティングドメインを含むH3変異体が形成するヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 志賀達也、立和名博昭、香川亘、越阪部晃永、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] DNA結合活性を有するCCANタンパク質群の機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹内康造、堀哲也、西野達哉、立和名博昭, et al.
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 新規ヒストン結合因子ヒトSPT2のDNA損傷修復における機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、立和名博昭、堀哲也, et al.
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] セントロメア領域に特異的なヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭、香川亘、志賀達也、越阪部晃永、林陽子、木村宏、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] ヒストンバリアントを含むヌクレオソームの構造多様性と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 胡桃坂仁志、立和名博昭、香川亘、志賀達也、越阪部晃永、林陽子、木村宏
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] シトルリン化タンパク質PAD4のSNP変異体の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀越直樹、立和名博昭、齋藤健吾, et al.
  • 学会等名: 第9回 核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] ヒストンシャペロンsNASPの生化学的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、立和名博昭、松永崇明, et al.
  • 学会等名: 第9回 核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] ヒストンバリアントH3Tを含むヌクレオソームの構造解析および生化学的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭、香川亘、越阪部晃永、志賀達也、林陽子、木村宏、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第9回 核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] セントロメア特異的なCENP-Aヌクレオソームの生化学的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭, 川口紘一郎, 越阪部晃永, 志賀違也, 香川亘, 胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第27回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 御殿場高原ホテル
  • 年月日: 2010-01-20
• [学会発表] セントロメア領域に特異的なヌクレオソームのX線結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] セントロメア特異的なCENP-Aヌクレオソームの生化学的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭
  • 学会等名: 第27回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 御殿場
• [学会発表] セントロメア特異的H3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームの構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭, 香川亘, 志賀連也, 川口紘一郎, 越阪部晃永, 胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第32回分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] セントロメア特異的H3バリアントCENP-Aを含むヌクレオソームの構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [図書] 実験医学増刊「細胞核-遺伝情報制御と疾患」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 編集=平岡泰、原田昌彦、木村宏、田代聡
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 実験医学 増刊 細胞核-遺伝情報制御と疾患 ヌクレオソームの構造とダイナミクス P.116-122 担当 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平岡泰, 原田昌彦, 木村宏, 田代聡編
  • 総ページ数: 233
  • 出版者: 羊土社