ヒト染色体動態の全体像解明に向けた染色体情報システムの構築

• 研究課題/領域番号: 22221009
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 白髭 克彦 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (90273854)
• 研究分担者: 伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (90501106) ; 広田 亨 公益財団法人がん研究会, 部長 (50421368) ; 須谷 尚史 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (30401524)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 224,510千円 (直接経費: 172,700千円、間接経費: 51,810千円); 2014年度: 40,820千円 (直接経費: 31,400千円、間接経費: 9,420千円); 2013年度: 39,780千円 (直接経費: 30,600千円、間接経費: 9,180千円); 2012年度: 40,170千円 (直接経費: 30,900千円、間接経費: 9,270千円); 2011年度: 40,820千円 (直接経費: 31,400千円、間接経費: 9,420千円); 2010年度: 62,920千円 (直接経費: 48,400千円、間接経費: 14,520千円)
• キーワード: 染色体 / ゲノム構造 / 染色体構造 / 染色体機能 / 転写 / 次世代シークエンサー / タンパクプロファイル解析 / SMCタンパク / ゲノム / 染色体可視化 / ChIP-seq / 染色体動態 / ChIP-seq解析 / 染色体情報 / 染色体構築

研究成果の概要

ヒト染色体について、その動態を解析するための技術と情報基盤を開発した。また、SMCタンパク、ヒストン修飾、RNAポリメラーゼを中心にChIP-seq法を用いその細胞周期、老化、分化異常においての動態を明らかにした。主たる業績としては1)非ヒストンタンパクのアセチル化による制御機構を解明した、2) 染色体高次構造と転写の伸長反応を連携させる因子としてコヒーシンを同定した、3)コンデンシンがR-loopの解消を介して、染色体分配にとって有害な染色体構造を除去するメカニズムの発見、4) 染色体動態解析パイプラインの構築が挙げられる。

評価記号

検証結果 (区分)

A+

研究成果

• [雑誌論文] Germline gain-of-function mutations in AFF4 cause a developmental syndrome functionally linking the super elongation complex and cohesin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Izumi K, Nakato R, Zhang Z, Edmondson AC, Noon S, Dulik MC, Rajagopalan R, Venditti CP, Gripp K, Samanich J, Zackai EH, Deardorff MA, Clark D, Allen JL, Dorsett D, Misulovin Z, Komata M, Bando M, Kaur M, Katou Y, Shirahige K*, Krantz ID*.
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 47 号: 4 ページ: 338-338
  • DOI: 10.1038/ng.3229
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The chromosomal association of the Smc5/6 complex depends on cohesion and predicts the level of sister chromatid entanglement. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jeppsson K, Carlborg KK, Nakato R, Berta DG, Lilienthal I, Kanno T, Lindqvist A, Brink MC, Dantuma NP, Katou Y, Shirahige K, Sjogren C.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 10
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Histone variants enriched in oocytes enhance reprogramming to induced pluripotent stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinagawa T, Takagi T, Tsukamoto D, Tomaru C, Huynh LM, Sivaraman P, Kumarevel T, Inoue K, Nakato R, Katou Y, Sado T, Takahashi S, Ogura A, Shirahige K, Ishii S.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 14 ページ: 217-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] The maintenance of chromosome structure: positioning and functioning of SMC complexes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jeppsson K, Kanno T, Shirahige K, Sjogren C.
  • 雑誌名: Nat Rev Mol Cell Biol. 巻: 15 号: 9 ページ: 601-614
  • DOI: 10.1038/nrm3857
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chromatin immunoprecipitation protocol for mammalian cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Komata M, Katou Y, Tanaka H, Nakato R, Shirahige K, Bando M.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1164 ページ: 33-38
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-0805-9_4
  • ISBN: 9781493908042, 9781493908059
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design, Synthesis, and Biological Activity of NCC149 Derivatives as Histone Deacetylase 8-Selective Inhibitors. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Muto N, Bando M, Itoh Y, Masaki A, Ri M, Ota Y, Nakagawa H, Iida S, Shirahige K, Miyata N.
  • 雑誌名: ChemMedChem. 巻: 9 号: 3 ページ: 657-664
  • DOI: 10.1002/cmdc.201300414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inferring the choreography of parental genomes during fertilization from ultralarge-scale whole-transcriptome analysis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Park SJ, Komata M, Inoue F, Yamada K, Nakai K, Ohsugi M, Shirahige K.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 27 号: 24 ページ: 2736-2748
  • DOI: 10.1101/gad.227926.113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Smc5/6-mediated regulation of replication progression contributes to chromosome assembly during mitosis in human cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Gallego-Paez LM, Tanaka H, Bando M, Takahashi M, Nozaki N, Nakato R, Shirahige K*, Hirota T*.(Shared Corresponding Authors)
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 27 号: 2 ページ: 2736-2748
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-01-0020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recurrent mutations in multiple components of the cohesin complex in myeloid neoplasms. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kon A, Yoshida K
  • 雑誌名: Nature Genet. 巻: 45 号: 10 ページ: 1232-1237
  • DOI: 10.1038/ng.2731
  • 査読あり
• [雑誌論文] DROMPA: easy-to-handle peak calling and visualization software for the computational analysis and validation of ChIP-seq data. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakato R, Itoh T, Shirahige K.
  • 雑誌名: Genes to Cells. 巻: 6月号 ページ: 1-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] PRDM14 ensures naive pluripotency through dual regulation of signaling and epigenetic pathways in mouse embryonic stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaji, M., Ueda, J., Hayashi, K., Ohta, H., Yabuta, Y., Kurimoto, K., Nakato, R., Shirahige, K., and Saitou, M
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 12 号: 3 ページ: 368-382
  • DOI: 10.1016/j.stem.2012.12.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Discovery of Highly Potent and Selective Inhibitors of Histone Deacetylase 8 Using Click Chemistry to Generate Candidate Libraries (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Suzuki, Yosuke Ota, Masaki Ri, Masashige Bando, Aogu Gotoh, Yukihiro Itoh, Hiroki Tsumoto, Prima R. Tatum, Tamio Mizukami, Hidehiko Nakagawa, Shinsuke Iida, Ryuzo Ueda, Katsuhiko Shirahige, and Naoki Miyata.
  • 雑誌名: J. Med. Chem. 巻: 55 号: 22 ページ: 9562-9575
  • DOI: 10.1021/jm300837y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cohesin acetylation promotes sister chromatid cohesion only in association with the replication machinery. (2012)
  • 著者名/発表者名: Song J, Lafont A, Chen J, Wu FM, Shirahige K, Rankin S.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 5;287(41) 号: 41 ページ: 34325-36
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.400192
  • 査読あり
• [雑誌論文] HDAC8 mutations in Cornelia de Lange syndrome affect the cohesin acetylation cycle. (2012)
  • 著者名/発表者名: Deardorff MA
  • 雑誌名: Nature 巻: 489(7415) 号: 7415 ページ: 313-7
  • DOI: 10.1038/nature11316
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Prereplication Complex Recruits XEco2 to Chromatin to Promote Cohesin Acetylation in Xenopus Egg Extracts (2012)
  • 著者名/発表者名: Torahiko L. Higashi
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 22 号: 11 ページ: 977-988
  • DOI: 10.1016/j.cub.2012.04.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin association of Sld3, Sld7, and Cdc45 proteins is a key step for determination of origin-firing timing (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., Nakano, R., Katou, Y., Shirahige, K. and Araki, H.
  • 雑誌名: Curr. Biol 巻: 21 号: 24 ページ: 2055-2063
  • DOI: 10.1016/j.cub.2011.11.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spoll-accessory proteins link double-strand break sites to the chromosome axis in early meiotic recombination (2011)
  • 著者名/発表者名: Panizza S, Mendoza MA, Berlinger M, Huang L, Nicolas A, Shirahige K, Klein F
  • 雑誌名: Cell 巻: 146 号: 3 ページ: 372-383
  • DOI: 10.1016/j.cell.2011.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] The replication checkpoint protects fork stability by releasing trans cribed genes from nuclear pores (2011)
  • 著者名/発表者名: Bermejo R, Capra T, Jossen R, Colosio A, Frattini C, Carotenuto W, Cocito A, Doksani Y, Klein H, Gomez-Gonzalez B, Aguilera A, Katou Y, Shirahige K, Foiani M
  • 雑誌名: Cell 巻: 146 号: 2 ページ: 233-246
  • DOI: 10.1016/j.cell.2011.06.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosome length influences replication-induced topological stress (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Kegel, H.B.Lindroos, T.Kanno, K.Jeppsson, L.Strom, Y.Katou, T.Itoh, K.Shirahige, C.Sjogren
  • 雑誌名: Nature 巻: 471 号: 7338 ページ: 391-394
  • DOI: 10.1038/nature09791
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATP Hydrolysis Is Required for Relocating Cohesin from Sites Occupied by Its Scc2/4 Loading Complex (2011)
  • 著者名/発表者名: B.Hu, T.Itoh, A.Mishra, Y.Katoh, K-L.Chan, W.Upcher, C.Godlee, M.B.Roig, K.Shirahige, K.Nasmyth
  • 雑誌名: Curr.Biol. 巻: 21 号: 1 ページ: 12-24
  • DOI: 10.1016/j.cub.2010.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] A direct role for cohesin in gene regulation and ecdysone response in Drosophila salivary glands. (2010)
  • 著者名/発表者名: Pauli A, van Bemmel JG, Oliveira RA, Itoh T, Shirahige K, van, Steensel B, Nasmyth K.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 20 ページ: 1787-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Smc3 acetylation cycle is essential for establishment of sister chromatid cohesion. (2010)
  • 著者名/発表者名: Beckouet F, Hu B, Roig MB, Sutani T, Komata M, Uluocak P, Katis VL, Shirahige K, Nasmyth K.
  • 雑誌名: Mol Cell. 巻: 39 ページ: 689-699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide DNA methylation analysis in cohesin mutant human cell Iines. (2010)
  • 著者名/発表者名: Liu J, Zhang Z, Bando M, Itoh T, Deardorff MA, Li JR, Clark D, Kaur M, Tatsuro K, Kline AD, Chang C, Vega H, Jackson LG, Spinner NB, Shirahige K, Krantz ID.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 38 ページ: 5657-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sororin mediates sister chromatid cohesion by antagonizing Wapl. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama T, Ladurner R, Schmitz J, Kreidl E, Schleiffer A, Bhaskara V, Bando M, Shirahige K, Hyman AA, Mechtler K, Peters JM.
  • 雑誌名: Cell. 巻: 143 ページ: 737-49
  • 査読あり
• [学会発表] HDAC8 mutations in Cornelia de Lange Syndrome provide insight into the cohesin acetylation cycle (2012)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: The Research Institute of Molecular Pathology in Vienna
  • 発表場所: オーストリア・ウィーン
• [学会発表] HDAC8 mutations in Cornelia de Lange Syndrome provide insight into the cohesin acetylation cycle (2012)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: The 13th International Conference on Systems Biology in Toronto
  • 発表場所: カナダ・トロント
• [学会発表] ゲノムワイドアプローチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 第30回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 東京都・新宿区
• [学会発表] Genome wide Localization Study of Acetylated Cohesin in Human (2012)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: CdSL Foundation Scientific and Educational Symposia 2012
  • 発表場所: アメリカ・シカゴ
• [学会発表] ゲノム学的手法による染色体構造解析、この10年のあゆみ (2011)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 細胞システムコロキウム
  • 発表場所: 埼玉県和光市・理化学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Regulation of Cohesin Dynamics by acetylation and deacetylation (2011)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 東工大生命GCOE国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-04
• [学会発表] Hdac8欠損型コヒーシン病に見られるコヒーシン代謝異常-コヒーシンアセチル化制御とその意義- (2011)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 第5回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 熊本大学(招待講演)
• [学会発表] Mecl is required for efficient replication fork pausing at Cohesin sites (2011)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: EMBO Workshop
  • 発表場所: フランス・モンペリエ(招待講演)
• [学会発表] Hadc8 is a cohesion deacetylase that is required for recycling of cohesion (2011)
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 国際シンポジウム「International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities)
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
• [学会発表] 転写調節因子としてのコヒーシン、コンデンシン
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 第14回がん・エピゲノム研究会
  • 発表場所: 宮城県・仙台市
• [学会発表] Transcriptional Regulation by SMC protein
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: London Research Institute (cancer research UK)
  • 発表場所: イギリス・ロンドン
• [学会発表] Transcriptional regulation by condens in yeast and human cells
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: Symposium on Chromosome Biology
  • 発表場所: イギリス・オックスフォード
• [学会発表] タンパク動態地図から知る生命機能
  • 著者名/発表者名: 白髭克彦
  • 学会等名: 生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京都・文京区
• [備考] 肥満と低身長が特徴の新たな希少遺伝病を発見 AFF4遺伝子が発育・体重増加をコントロール
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/pressrelease150304.html
• [備考] 染色体情報解析システムDROMPA
  • URL: http://wwwiam.u-tokyo.ac.jp/cromosomeinformatics/rnakato/drompa/