Ｘ線及び中性子溶液散乱法による高次ヌクレオソーム複合体の動態構造解析

• 研究課題/領域番号: 25291037
• 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: 生物物理学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 佐藤 衛 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (60170784)
• 研究分担者: 小田 隆 横浜市立大学, 大学院生命医科学研究科, 特任助教 (00573164)
• 連携研究者: 胡桃坂 仁志 早稲田大学, 大学院先進理工学研究科, 教授 (80300870)
• 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: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 溶液散乱 / 小角散乱 / クロマチン / ヌクレオソーム / セントロメア / 分子動力学計算 / 粗視化モデル

研究成果の概要

Ｘ線・中性子溶液散乱解析から、H2A.Bモノ・ヌクレオソームのDNAは両端がヒストン8量体からはがれていることを実証し、この性質によりH2A.Bは緩んだ状態のクロマチンが形成できることを示した。また、H3およびH3のバリアント（CENP-A）を含むヌクレオソームが３つ連結した高次ヌクレオソーム複合体（H3-CA-H3トリ・ヌクレオソーム）のＸ線溶液散乱解析からH3-CA-H3トリ・ヌクレオソームが通常のものに比べて開いた構造をしていることを示した。さらに、粗視化モデルを構築してMD-SAXS法による動的解析を行い、H3-CA-H3トリ・ヌクレオソームのセントロメア領域おける機能を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Extended string-like binding of the phosphorylated HP1α N-terminal tail to the lysine 9-methylated histone H3 tail. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimojo H, Kawaguchi A, Oda T, Hashiguchi N, Omori S, Moritsugu K, Kidera A, Hiragami-Hamada K, Nakayama J, Sato M, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 22527-22527
  • DOI: 10.1038/srep22527
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular basis for SMC rod formation and its dissolution upon DNA binding (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Soh, F. Bürmann, H. Shin, T. Oda, K. S. Jin, C. P. Toseland, C. Kim, H. Lee, S. J. Kim, M. Kong, M. Durand-Diebold, Y. Kim, H. M. Kim, N. K. Lee, M. Sato, B. Oh, S. Gruber
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 57 号: 2 ページ: 290-303
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.11.023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A magnetic anti-cancer compound for magnet-guided delivery and magnetic resonance imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Eguchi H, Umemura M, Kurotani R, Fukumura H, Sato I, Kim J-H, Hoshino Y, Lee J, Amemiya N, Sato M, Hirata K, Sigh DJ, Masuda T, Yamamoto M, Urano T, Yoshida K, Tanigaki K, Yamamoto M, Sato M, Inoue S, Aoki I and Ishikawa Y.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 9194-9194
  • DOI: 10.1038/srep09194
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Charge-neutralization effect of the tail regions on the histone H2A/H2B dimer structure. (2015)
  • 著者名/発表者名: Saikusa, K., Shimoyama, S., Asano, Y., Nagadoi, A., Sato, M., Kurumizaka, H., Nishimura, Y., and Akashi, S.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: - 号: 8 ページ: 20-27
  • DOI: 10.1002/pro.2673
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel 3' splice site recognition by the two zinc fingers in the U2AF small subunit. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H, Park S-Y, Oda T, Akiyoshi T, Sato M, Shirouzu M, Tsuda K, Kuwasako K, Unzai S, Muto Y, Urano T, Obayashi E.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 29 号: 15 ページ: 1649-1660
  • DOI: 10.1101/gad.267104.115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure of a novel DNA-binding domain of helicase-like transcription factor (HLTF) and its functional implication in DNA damage tolerance. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hishiki, A., Hara, K., Ikegaya, Y., Yokoyama, H., Shimizu, T., Sato, M., Hashimoto, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 号: 21 ページ: 13215-13223
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.643643
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct features of the histone core structure in nucleosomes containing the histone H2A.B variant. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama M, Arimura Y, Shirayama K, Fujita R, Oba Y, Sato N, Inoue R, Oda T, Sato M, Heenan RK, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Biophys J. 巻: 106 号: 10 ページ: 2206-2213
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.04.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A structure-based model of substrate discrimination by a non-canonical PDZ tandem in the intramembrane-cleaving protease RseP. (2014)
  • 著者名/発表者名: 檜作 洋平, 小田 隆, 田畑 早苗, 川上-田村 恵子, 大井 里香, 佐藤 衛, 高木 淳一, 秋山 芳展, 禾 晃和
  • 雑誌名: Structure 巻: 22 号: 2 ページ: 326-336
  • DOI: 10.1016/j.str.2013.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of Cex1p reveals the mechanism of tRNA trafficking between nucleus and cytoplasm (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nozawa, R. Ishitani, T. Yoshihisa, M. Sato, F. Arisaka, S. Kanamaru, N. Dohmae, D. Mangroo, B. Senger, H. D. Becker and O. Nureki
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 41 号: 6 ページ: 3901-3914
  • DOI: 10.1093/nar/gkt010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Report of the wwPDB Small-Angle Scattering Task Force : Data Requirements for Biomolecular Modeling and the PDB (2013)
  • 著者名/発表者名: J.Trewhella, W.A.Hendrickson, G.J.Kleywegt, A.Sali, M.Sato, T.Schwede, D.I.Svergun, J.A.Tainer, J.Westbrook, and H.M.Berman
  • 雑誌名: Structure 巻: 21 号: 6 ページ: 875-881
  • DOI: 10.1016/j.str.2013.04.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of a nucleosome containing histone H2A. B/H2A. Bbd that transiently associates with reorganized chromatin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arimura Y., Kimura H., Oda T., Sato K., Osakabe A., Tachiwana H., Sato Y., Kinugasa Y., Ikura T., Sugiyama M., Sato M., Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 3 号: 1 ページ: 3510-3510
  • DOI: 10.1038/srep03510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] MD-SAXSによるタンパク質のゆらぎ解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池口満徳, 小甲裕一, 佐藤 衛
  • 学会等名: 日本結晶学会平成27年度年会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2015-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Coarse-Grained MD-SAXS method and application to nucleosomes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kokabu, T. Oda, M. Sugiyama, H. Kurumizaka, M. Sato, M. Ikeguchi
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] タンパク質の天然変性領域を標的にした創薬 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 翻訳後修飾プロテオミクス医療研究拠点の形成―平成26年度諮問委員会
  • 発表場所: 横浜市立大学附属病院
  • 年月日: 2015-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] Ｘ線溶液散乱法を中心にした軟らかなタンパク質の相関構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 赤痢菌IpaBによるMad2L2の機能阻害複合体の結晶学的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片川裕理、原 幸大、花岡祐樹、菊池壮太郎、横山英志、金 文秀、笹川千尋、佐藤 衛、橋本 博
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京大学農学部
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] Ｘ線溶液散乱を中心にした相関構造解析－揺らぎの大きい軟らかなタンパク質の構造解析を目指して (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞表層ストレス応答制御に関わる膜内切断プロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる切断基質選別機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 檜作 洋平, 小田 隆, 田畑 早苗, 川上-田村 恵子, 大井里香, 佐藤 衛, 高木 淳一, 禾 晃和, 秋山 芳展
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Structural dynamics of tri-nucleosome studied by combination of coarse grained molecular simulation and SAXS (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Takagi, Yuichi Kokabu, Takashi Oda, Hiroaki Tachiwana, Hiroo Kenzaki, Hitoshi Kurumizaka, Mamoru Sato, Mitsunori Ikeguchi, Shoji Takada
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Structural and mutational analysis of a PDZ tandem of intramembrane cleaving protease RseP (2014)
  • 著者名/発表者名: Terukazu Nogi, Yohei Hizukuri, Sanae Tabata, Keiko Tamura-Kawakami, Takashi Oda, Mamoru Sato, Junichi Takagi, Yoshinori Akiyama
  • 学会等名: XXIII Congress of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Palais des congress de Montreal, Quebec, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] DNA架橋損傷修復に関わる天然変性タンパク質Hefの構造研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田 隆、小林裕也、舘岡太郎、宮城泰城、石黒あかり、有田恭平、禾 晃和、石野良純、杉山正明、佐藤 衛
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜（横浜）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] SAXS & MD Simulation to Investigate Protein Flexibility in Solution (2013)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Sato
  • 学会等名: International Symposium on Diffraction Structural Biology (ISDSB2013)
  • 発表場所: Nagoya Trade & Industry Center
  • 招待講演
• [学会発表] 天然変性領域をターゲットにした抗体医薬の創成を目指して (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館（鳥取）
  • 招待講演
• [学会発表] REV7-REV3複合体構造から示唆されるREV7/Mad2L2と赤痢菌タンパク質IpaBとの相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊池 壮太郎、原 幸大、清水 敏之、佐藤 衛、橋本 博
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館（鳥取）
• [学会発表] Protein Dynamics Investigated by SAXS and MD Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Sato
  • 学会等名: International Conference on Structural Genomics-Structural Life Science-(ICSG2013-SLS)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel Sapporo in Sapporo
  • 招待講演
• [学会発表] Structural study on REV7, the adaptor protein coordinating REV1 and REV3 polymerase in ttanslesion DNA synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Sotaro Kikuchi, Kodai Hara, Toshiyuki Shimizu, Mamoru Sato, Hiroshi Hashimoto
  • 学会等名: International Conference on Structural Genomics-Structural Life Science-(ICSG2013-SLS)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel Sapporo in Sapporo
• [学会発表] Structural analysis of the PDZ tandem fragment of the bacterial intramembrane-cleaving protease RseP (2013)
  • 著者名/発表者名: Terukazu Nogi, Yohei Hizukuri, Takashi Oda, Sanae Tabata, Keiko Tamura-Kawakami, Mamoru Sato, Junichi Takagi, Yoshinori Akiyama
  • 学会等名: International Conference on Structural Genomics-Structural Life Science-(ICSG2013-SLS)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel Sapporo in Sapporo
• [学会発表] 将来光源を用いた新しいタンパク質の構造・機能研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 第31回関西界面科学セミナー
  • 発表場所: SPring-8 普及棟
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌膜内切断プロテアーゼRsePの基質認識におけるPDZドメインの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 檜作 洋平, 禾 晃和, 小田 隆, 田畑 早苗, 川上-田村 恵子, 佐藤 衛, 高木 淳一, 秋山 芳展
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] ヒトヒストンバリアントH2A.Bの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有村泰宏、小田 隆、佐藤浩一、藤田理紗、松本亮平、田口裕之、堀越直樹、越阪部晃永、立和名博昭、杉山正明、佐藤 衛、木村 宏、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 天然変性タンパク質（領域）をターゲットにした創薬 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 静岡県立大学薬学部第238回月例薬学セミナー
  • 発表場所: 静岡県立大学小講堂
  • 招待講演
• [学会発表] 表層ストレス応答を制御する腸内切断プロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる基質選別機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hizukuri, Takashi Oda, Sanae Tabata, Tamura-Kawakami Keiko, Mamoru Sato, Junichi Takagi, Terukazu Nogi, Yoshimori Akiyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] N-terminal phosphorylated tail of HP1α behaves like an extended hard acidic string to promote the binding to methylated histone H3K9 tail (2013)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Kawaguchi, Hideaki Shimojo, Kyoko Hamada, Jun-ichi Nakayama, Takashi Oda, Mamoru Sato, Yoshifumi Nishimura
  • 学会等名: 第36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
• [学会発表] 低エミッタンス高輝度光源を用いたタンパク質の新しい構造解析法の提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 衛
  • 学会等名: 第３世代中型高輝度放射光源（SLiT-J）の実現に向けて―先端学術研究と産業技術支援―
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 招待講演
• [産業財産権] 新規抗PAD4抗体 (2016)
  • 発明者名: 佐藤 衛、山田道之、金澤 智、豊浦雅義、庄屋雄二、斉藤憲二
  • 権利者名: 佐藤 衛、山田道之、金澤 智、豊浦雅義、庄屋雄二、斉藤憲二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-03-07
  • 外国