クロマチン脱修飾酵素によるヌクレオソームの制御研究

• 研究課題/領域番号: 24613007
• 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: エピジェネティクス
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 梅原 崇史 独立行政法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (20415095)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 遺伝子発現 / エピジェネティクス / エピゲノム / クロマチン / 染色体 / ヒストン / ヌクレオソーム / 構造解析 / 転写 / メチル化 / 阻害剤

研究成果の概要

本研究では、難治性がんや生活習慣病の発症との関連が示唆されているヒストン脱メチル化酵素LSD1/LSD2ファミリーによるリジンメチル化ヌクレオソームの制御機構解析系の樹立を目指した。LSD1/LSD2がクロマチンを認識して脱メチル化を行う際に基質とする残基特異的monoメチル化ヒストンH3タンパク質について、大腸菌無細胞合成系でのBoc保護monoメチルリジンの遺伝的導入法と化学的な脱保護反応を組み合わせることにより、任意残基にmonoメチル化修飾を導入したヒストンH3の調製法を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] 薬学が拓くエピジェネティクス研究の最前線 (2015)
  • 著者名/発表者名: Umehara. T., Hori, Y.
  • 雑誌名: 薬学雑誌 巻: 135 号: 1 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1248/yakushi.14-00202-F
  • NAID: 130004756463
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • 年月日: 2015-01-01
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Lysine-specific demethylase LSD2 suppresses lipid influx and metabolism in hepatic cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka, K., Hino, S., Sakamoto, A., Anan, K., Takase, R., Umehara, T., Yokoyama, S., Sasaki, Y., Nakao, M.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 35 (7) 号: 7 ページ: 1068-1080
  • DOI: 10.1128/mcb.01404-14
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solution structures of the DNA-binding domains of immune-related zinc-finger protein ZFAT (2015)
  • 著者名/発表者名: *Tochio, N., *Umehara, T., Nakabayashi, K., Yoneyama, M., Tsuda, K., Shirouzu, M., Koshiba, S., Watanabe, S., Kigawa, T., Sasazuki, T., Shirasawa, S., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: J. Struct. Funct. Genomics 巻: 16 (2)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple site-specific installations of N(ε)-monomethyl-L-lysine into histone proteins by cell-based and cell-free protein synthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, T., Takahashi, M., Mukai, T., Sato, S., Wakamori, M., Shirouzu, M., Sakamoto, K., and Umehara, T. and Yokoyama, S.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 15 号: 12 ページ: 1830-1838
  • DOI: 10.1002/cbic.201402291
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expanded genetic code technologies for modified lysine installation at multiple sites (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, T., Umehara, T., Sakamoto, K., and Yokoyama, S.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 15 号: 15 ページ: 2181-2187
  • DOI: 10.1002/cbic.201402266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a hexahistidine-3× FLAG-tandem affinity purification method for endogenous protein complexes in Pichia pastoris (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Higo, Noriyuki Suka, Haruhiko Ehara, Masatoshi Wakamori, Shin Sato, Hideaki Maeda, Shun-ichi Sekine, Takashi Umehara, and Shigeyuki Yokoyama
  • 雑誌名: J Struct Funct Genomics 巻: 15 号: 4 ページ: 191-199
  • DOI: 10.1007/s10969-014-9190-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structures of histone methyltransferase SET7/9 in complexes with adenosylmethionine derivatives (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Niwa, Noriko Handa, Yuri Tomabechi, Keiko Honda, Mitsutoshi Toyama, Noboru Ohsawa, Mikako Shirouzu, Hiroyuki Kagechika, Tomoya Hirano, Takashi Umehara, Shigeyuki Yokoyama
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section D 巻: 69 号: 4 ページ: 595-602
  • DOI: 10.1107/s0907444912052092
  • 査読あり
• [雑誌論文] A tandem insertion vector for large-scale preparation of nucleosomal DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: Wakamori, M., Umehara, T., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Anal.Biochem. 巻: (印刷中) 号: 1 ページ: 184-186
  • DOI: 10.1016/j.ab.2012.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural biology toward rational drug development in collaboration with molecular imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Umehara, T., Shirouzu, M., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Curr. Med. Imaging Rev. 巻: 8 号: 4 ページ: 308-313
  • DOI: 10.2174/157340512803759794
• [学会発表] 「エピヌクレオソーム」の再構成に基づいた創薬技術開発」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 学会等名: 第135回日本薬学会年会
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] Structure-based development of inhibitors targeting histone demethylase LSD1/KDM1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Umehara, T., Yokoyama, S.
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] Functional and structural analyses of H4-acetylated nucleosome core particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Umehara, T., Wakamori, M., Fujii, Y., Suka, N., Shirouzu, M., Sakamoto, K., Yokoyama, S.
  • 学会等名: 11th EMBL Conference of Transcription and Chromatin
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2014-08-24
• [学会発表] Synthesis of histone proteins containing multiple and site-specific monomethyl-lysines (2014)
  • 著者名/発表者名: Umehara, T., Yanagisawa, T., Takahashi, M., Mukai, T., Sato, S., Wakamori, M., Shirouzu, M., Sakamoto, K., Yokoyama, S.
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference on Biological Methylation: Regulation of Chromatin, Epigenetics, and Disease
  • 発表場所: Nassau, Bahamas
  • 年月日: 2014-07-07
• [学会発表] Reconstitution of ‘epi-nucleosomes’ with pinpoint epigenetic information (2014)
  • 著者名/発表者名: Umehara, T., Yokoyama, S.
  • 学会等名: 広島大学 クロマチン動態数理研究拠点セミナー
  • 発表場所: 広島市
  • 年月日: 2014-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] Structure-based development of epigenetics-regulating inhibitors and ‘Epi-nucleosomes’
  • 著者名/発表者名: Takashi Umehara, Shin Sato, Hideaki Niwa, Masatoshi Wakamori, Kensaku Sakamoto, Mikako Shirouzu, Shigeyuki Yokoyama
  • 学会等名: 7th International Conference on Structural Genomics
  • 発表場所: Sapporo, Japan
• [学会発表] Reconstitution of epigenetic nucleosomes through genetic code expansion
  • 著者名/発表者名: Takashi Umehara, Masatoshi Wakamori, Mihoko Takahashi, Takahito Mukai, Mikako Shirouzu, Kensaku Sakamoto, Shigeyuki Yokoyama
  • 学会等名: The 65th Fujihara Seminar, International Symposium on Synthetic Biology of Unnatural Base Pairs and Amino Acids
  • 発表場所: Tomakomai, Japan
• [学会発表] 残基特異的な修飾を導入した「エピヌクレオソーム」の調製技術開発と機能解析
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 若森昌聡, 須賀則之, 高橋美穂子, 佐藤 心, 柳沢達男, 向井崇人, 白水美香子, 坂本健作, 横山茂之
  • 学会等名: 第7回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 奈良市
• [学会発表] 合理的創薬を指向したヒストン脱メチル化酵素LSD1/KDM1の構造基盤阻害剤開発
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 日野信次朗, 佐藤 心, 丹羽英明, 白水美香子, 中尾光善, 横山茂之
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第8回年会
  • 発表場所: 東京都文京区
• [学会発表] BETファミリーのヒストン認識ポケットに対する構造基盤阻害剤開発
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 横山茂之
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜市
• [学会発表] 薬学が拓くエピジェネティクス研究の最前線
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 堀雄一郎
  • 学会等名: 第134回日本薬学会年会
  • 発表場所: 熊本市
• [学会発表] Structural study and drug development of a histone demethylase involved in repressive KLF pathway
  • 著者名/発表者名: Takashi Umehara
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conference on Biology and Pathobiology of Krueppel-like Factors
  • 発表場所: Base Village, Snowmass Village, CO, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Structure analysis and drug development of transcription factor complexes
  • 著者名/発表者名: Takashi Umehara and Shigeyuki Yokoyama
  • 学会等名: International Symposium on Development of Medical Technologies for Treating Intractable Cancers and Cardiovascular Diseases
  • 発表場所: Univ. Tokyo, Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 複数の残基特異的アセチル化を含む「エピヌクレオソーム」の再構成と機能解析
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 若森昌聡, 須賀則之, 向井崇人, 寺田貴帆, 白水美香子, 坂本健作, 横山茂之
  • 学会等名: 第6回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 学術総合センター（東京都千代田区）
• [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素LSD1/KDM1の結晶構造解析と阻害剤開発
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 三桝信哉, 佐藤 心, 須賀則之, 丹羽英明, 半田徳子, 横山茂之
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
• [学会発表] エピジェネティックなヌクレオソームの調製技術
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス（大阪府吹田市）
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチンを創る：エピジェネティック情報を持つヌクレオソームの試験管内再構成
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 若森昌聡, 須賀則之, 向井崇人, 寺田貴帆, 白水美香子, 坂本健作, 横山茂之
  • 学会等名: 細胞を創る研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス（神奈川県横浜市）
• [学会発表] 創薬を指向した疾患関連タンパク質とその阻害剤複合体のX線結晶構造解析
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 丹羽英明, 半田徳子, 影近弘之, 平野智也, 白水美香子, 横山茂之
  • 学会等名: 第30回Photon Factoryシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
• [学会発表] 創薬を指向したエピジェネティクス研究の最前線
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 学会等名: 第133回日本薬学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [図書] 生体の科学 「生命動態システム科学」 エピヌクレオソームの再構成による遺伝子発現制御解析 65 (5) 462-463 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「エピジェネティクスを標的とした医薬品開発」 構造活性相関部会ニュースレター No. 25, pp. 9-16 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日本薬学会
• [備考]
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/clst/struct_synth_biol/bio_funct_mol_dev/epigen_drug_discov/
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/ume/
• [備考] 理化学研究所 ライフサイエンス技術基盤研究センター エピジェネティクス制御研究ユニット
  • URL: http://www.clst.riken.jp/activity/structuralbiology_group2_team4.html
• [備考] 理化学研究所 ライフサイエンス技術基盤研究センター エピジェネティクス制御研究ユニット
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/clst/struct_synth_biol/bio_funct_mol_dev/epigen_drug_discov/