ゲノムDNAのメチル化模様維持機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25291025
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田嶋 正二 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (50132931)
• 研究分担者: 末武 勲 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (80304054)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2013年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: DNAメチル化 / DNAメチルトランスフェラーゼ / 維持メチル化 / DNAメチル化酵素 / DNAメチル化模様維持

研究成果の概要

脊椎動物ゲノムのCpG配列ではシトシン塩基がしばしばメチル化修飾を受けている。DNAメチル化は、遺伝情報の読み取りに抑制的に働く“エピジェネティクス”の主要要因であり、発生・分化に重要な役割を担っている。DNAメチル化模様は複製過程で次世代の細胞に正確に伝えられる。この世代を越えたメチル化模様の伝達は Dnmt1と呼ばれるDNAメチル基転移酵素の一つが責任酵素として働いている。研究では、X線結晶構造解析により明らかにしたDnmt1の立体構造情報をもとにして、次世代の細胞への維持メチル化機構について、構造生物学的、生化学的考察を加えた。

研究成果

• [雑誌論文] 5-hydroxymethylcytosine marks sites of DNA damage and promotes genome stability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Georgia R. Kafer, Xuan Li, Takuro Horii, Isao Suetake, Shoji Tajima, Izuho Hatada, Peter M. Carlton.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 14 号: 6 ページ: 1283-1292
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.01.035
  • NAID: 120005707793
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dual functions of the RFTS domain of Dnmt1 in replication-coupled DNA methylation and in protection of the genome from aberrant methylation (2015)
  • 著者名/発表者名: Ronald Garingalao Garvilles, Takashi Hasegawa, Hironobu Kimura, Jafar Sharif, Masahiro Muto, Haruhiko Koseki, Saori Takahashi, Isao Suetake, and Shoji Tajima
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 9 ページ: e0137509-e0137509
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0137509
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nucleosome compaction facilitates HP1γ binding to methylated H3K9. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mishima Y, Jayasinghe CD, Lu K, Otani J, Shirakawa M, Kawakami T, Kimura H, Hojo H, Carlton P, Tajima S, Suetake I
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 43 ページ: 10200-10212
  • DOI: 10.1093/nar/gkv841
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel method to analyze 5-hydroxymethylcytosine in CpG sequences using maintenance DNA methyltransferase, DNMT1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Saori Takahashi, Isao Suetake, Jan Engelhardt, Shoji Tajima
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 5 号: 1 ページ: 741-747
  • DOI: 10.1016/j.fob.2015.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The epigenetic regulator Uhrf1 facilitates proliferation and maturation of colonic regulatory T cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Obata*, Yukihiro Furusawa*, Takaho A. Endo, Jafar Sharif, Daisuke Takahashi, Koji Atarashi, Manabu Nakayama, Satoshi Onawa, Yumiko Fujimura, Masumi Takahashi, Tomokatsu Ikawa, Takeshi Otsubo, Yuki I. Kawamura, Taeko Dohi, Shoji Tajima, Osamu Ohara, Kenya Honda, Shohei Hori, Hiroshi Ohno, Haruhiko Koseki and Koji Hase. 【* : 筆頭筆者】
  • 雑誌名: Nature Immunology 巻: 15 号: 6 ページ: 571-579
  • DOI: 10.1038/ni.2886
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The DNA methyltransferase Dnmt1 directly interacts with the SET and RING finger-associated (SRA) domain of the multifunctional protein Uhrf1 to facilitate accession of the catalytic center to hemi-methylated DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Berkyurek AC, Suetake I, Arita K, Takeshita K, Nakagawa A, Shirakawa M, Tajima S
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 289(1) 号: 1 ページ: 379-86
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.523209
  • NAID: 120006770872
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell cycle-dependent turnover of 5-hydroxymethyl cytosine in mouse embryonic stem cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Otani J, Kimura H, Sharif J, Endo TA, Mishima Y, Kawakami T, Koseki H, Shirakawa M, Suetake I, Tajima S
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 12 ページ: e82961-e82961
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082961
  • 査読あり
• [学会発表] エピジェネティクスと生化学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田嶋正二
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第10回年会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-05-19
  • 招待講演
• [学会発表] マウスES細胞の分化開始を制御するDnmt1の重要な役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 首浦武作志、Aaron Bogutz、木村博信、田嶋正二、Louis Lefebvre, 多田政子
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第１０回年会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] ES細胞の多能性にはTetによるNr2f2プロモーター領域の脱メチル化が必要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀居拓郎、森田純代、木村美香、寺脇直美、木村博信、末武勲、田嶋正二、安部由美子、畑田出穂
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第１０回年会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Dnmt1のT1505はW1512を支えることによりDnmt1の触媒中心のメチルシトシン認識に寄与している (2016)
  • 著者名/発表者名: 金田健作、竹下浩平、末武勲、Garvilles Ronald、木村博信、田嶋正二、中川敦
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第１０回年会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Synthesis of modified histone proteins by CPE ligation using a recombinant peptide. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Kawakami, Ryo Yoshikawa, Yuki Fujiyoshi, Yuichi Mishima, Hironobu Hojo, Shoji Tajima, Isao Suetake
  • 学会等名: The 7th International Peptide Symposium
  • 発表場所: Auditorium, Matrix Biopolis, Singapore
  • 年月日: 2015-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] マウスES細胞の初期分化過程でのDnmt1による新規DNAメチル化獲得 (2015)
  • 著者名/発表者名: 首浦武作志、Aaron Bogutz、木村博信、田嶋正二、Louis Lefebvre, 多田政子
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] DNAメチルトランスフェラーゼによるDNAメチル化模様の形成・維持 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田嶋 正二、末武 勲、木村 博信
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 5-hydroxymethylcytosine marks sites of DNA damage and is required for genome stability. (2015)
  • 著者名/発表者名: Georgia R, Kafer, Xuan Li, Takuro Horii, Isao Suetake, Shoji Tajima, Izuho Hatada, Peter Carlton
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 維持型メチル化酵素Dnmt1による再構成ヌクレオソーム内のヘミメチルDNAのメチル化特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三島優一、岡翔太、田嶋正二、末武勲
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Tet遺伝子シングル、ダブルおよびトリプルノックアウトES細胞株の特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀居拓郎、森田純代、木村美香、寺脇直美、小林遼平、田村大樹、木村博信、末武勲、田嶋正二、安部由美子、畑田出穂
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Synthesis of modified histone proteins by CPE ligation using a recombinant peptide (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Kawakami, Ryo Yoshikawa, Yuki Fujiyoshi, Yuichi Mishima, Hironobu Hojo, Shoji Tajima, Isao Suetake.
  • 学会等名: 第52回ペプチド討論会
  • 発表場所: 平塚中央公民館（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] Nucleosome compaction allows HP1γ the H3K9 methylation binding (2015)
  • 著者名/発表者名: Isao Suetake, Kai Lu, Junji Otani, Masahiro Shirakawa, Peter Carlton, Shoji Tajima
  • 学会等名: The 40th Naito Conference on “Epigenetics―From Histone Code to Therapeutic Strategy”
  • 発表場所: Chatraise Gateaux Kingdom Sapporo, Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] Nucleosome compaction allows HP1g the H3K9 methylation binding (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Mishima, Kai Lu, Junji Otani, Masahiro Shirakawa, Peter Carlton, Shoji Tajima, Isao Suetake
  • 学会等名: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] DNAメチル化模様を保持した状態で増幅する新規蛋白質科学的技術につながる、Dnmt1の基質認識機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金田健作、竹下浩平、末武勲、田嶋正二、中川敦史
  • 学会等名: 第15回蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] Relative positioning of 5-hydroxymethylcytosine to 5-methylcytosine at promoters correlates with gene expression level (2015)
  • 著者名/発表者名: Suetake I, Engelhardt J, Takahashi S, Kimura H, Tajima S
  • 学会等名: The 3rd Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications: Biological and Materials Science Oriented Applications
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] HP1γはヒストンH3K9me3修飾とヌクレオソームの高次構造を同時に認識している (2015)
  • 著者名/発表者名: 三島優一、川上徹、大谷淳二、木村博信、白川昌宏、田嶋正二、末武勲
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • 発表場所: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] 組換えペプチドをC末端側合成ブロックとして用いたライゲーション法によるヒストンH3の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上徹、吉川諒、藤吉佑樹、三島優一、北條裕信、田嶋正二、末武 勲
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • 発表場所: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] ES細胞の初期分化にはTetによるNr2f2プロモーター領域の脱メチル化が必要である (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀居拓郎、森田純代、木村美香、小林遼平、田村大樹、木村博信、末武勲、田嶋正二、安部由美子、畑田出穂
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • 発表場所: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] 細胞周期阻害剤による5hmC産生機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村博信、堀居拓郎、大谷淳二、末武 勲、畑田出穂、田嶋正二
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • 発表場所: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] ゲノムメチル化模様を維持するDnmt1の基質認識機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金田健作、竹下浩平、末武勲、田嶋正二、中川敦史
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会第９回年会
  • 発表場所: 学術総合センター一ツ橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] The relative positioning of 5-hydroxymethylcytosine and 5-methylcytosine at promoters correlates with gene expression. (2015)
  • 著者名/発表者名: Jan Engelhardt, Saori Takahashi, Hironobu Kimura, Tatsuhiro Tomoto, Yuichi Mishima, Masahiro Shirakawa, Takashi Kohda, Norie Tooi, Toru kawakami, Kazuhiro Aiba, Norio Nakatsuji, Peter F. Stadler, Shoji Tajima, and Isao Suetake
  • 学会等名: Keystone Symposium on Epigenomics
  • 発表場所: Keystone Resort, Keystone, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-03-29 – 2015-04-03
• [学会発表] Nucleosome compaction allows HP1γ the H3K9 methylation binding (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Mishima, Kai Lu, Junji Otani, Masahiro Shirakawa, Peter Carlton, Shoji Tajima, and Isao Suetake
  • 学会等名: Keystone Symposium on Epigenomics
  • 発表場所: Keystone Resort, Keystone, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-03-29 – 2015-04-03
• [学会発表] マウスES細胞での5hmC化を介した脱メチル化後のDnmt1の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 首浦武作志、岡野正樹、木村博信、田嶋正二、多田政子
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 組換えDNMT1を用いたヒドロキシメチルシトシンの一塩基解像度の検出方法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋沙央里、末武勲、Jan Engelhardt、幸田尚、田嶋正二
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] HP1γによるヌクレオソーム構造依存的なヒストンH3K9me3の認識機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三島優一、川上徹、大谷淳二、木村博信、白川昌宏、田嶋正二、末武勲
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Dnmt1（RFTS）とUhrf1（SRA）の相互作用によりDNAは触媒中心に近づけるようになる (2014)
  • 著者名/発表者名: アーメット・キャン・ベルキュレック、末武 勲、有田 恭平、竹下 浩平、中川 敦史、白川 昌宏、田嶋 正二
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際会館
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [学会発表] 遺伝性知覚神経疾患の原因となるDnmt1のRFTS内の変異がDNA維持メチルに及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: ロナルド・G・ガルビレス、木村 博信、アーメット・キャン・ベルキュレック、末武 勲、田嶋 正二
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際会館
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [学会発表] 組換えDNMT1を利用したヒドロキシメチル化シトシンの1塩基レベルの新規解析方法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 末武勲、白川昌宏、田嶋正二
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際会館
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [学会発表] プロモーター領域でのヒドロキシメチルシトシンのメチルシトシンに対する相対位置は遺伝子発現と相関する (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村博信、末武 勲、遠井 紀江、川上 徹、饗庭一博、中辻憲夫、田嶋正二
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際会館
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [学会発表] マウスES細胞における5mCと5hmCの連続変換によるメチル化制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 首浦武作志、岡野正樹、木村博信、田嶋正二、多田政子
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際会館
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [学会発表] Effect of DNMT1 mutation in neuronal differentiation of neural stem cell (2014)
  • 著者名/発表者名: Chiara Soldati, Ronald G. Garvilles, Shoji Tajima and Kinichi Nakashima
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究第８回年会
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際会館
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [学会発表] DNA鎖長とNp95のSRA領域はDnmt1のRFTSを触媒ポケットから除去するステップに寄与する (2013)
  • 著者名/発表者名: アーメット・キャン・ベルキュレック、有田 恭平、竹下 浩平、中川 敦史、白川 昌宏、末武 勲、田嶋 正二
  • 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: 奈良県新公会堂
• [学会発表] Dnmt1のRFTSと触媒領域間の水素結合のDNAメチル化に果たす役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: ロナルド G. ガルビレス、長谷川貴志、木村博信、ジャファル シャリフ、古関明彦、末武勲、田嶋正二
  • 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: 奈良県新公会堂
• [学会発表] マウスES細胞におけるヒドロキシメチルシトシンの産生と消去 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村博信、大谷淳二、川上 徹、白川昌宏、末武 勲、田嶋正二
  • 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: 奈良県新公会堂
• [学会発表] ヘミメチル化DNAによるヌクレオソーム再構成とDnmt1によるメチル化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡 翔太、ラウラ ブルックナー、三島優一、末武勲、田嶋正二
  • 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: 奈良県新公会堂
• [学会発表] Relative positions of 5-hydroxymethylcytosine and 5-methylcytosine at promoter correlates with the level of gene expression (2013)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Kimura, Norie Tooi, Toru Kawakami, Tatsuhiro Thomoto, Kazuhiro Aiba, Isao Suetake, Norio Nakatsuji and Shoji Tajima
  • 学会等名: International Symposium on Transcription and Metabolism
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center, Hyogo, Japan
• [図書] Establishment and maintenance of DNA methylation. In DNA replication, recombination, and repair (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoji Tajima, Hironobu Kimura, and Isao Suetake
  • 出版者: Springer
• [図書] エピジェネティクスキーワード事典-分子機構から疾患・解析技術まで-（牛島俊和、眞貝洋一編集） (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村博信、田嶋正二
  • 出版者: 羊土社
• [図書] エピジェネティクス-その分子機構から高次生命機能まで-（田嶋正二編集） (2013)
  • 著者名/発表者名: 田嶋正二
  • 出版者: 化学同人