多機能抗体を用いたエピジェネティクス操作によるヒストン修飾の意義の解明

• 研究課題/領域番号: 26291071
• 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: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 木村 宏 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30241392)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: クロマチン / エピジェネティクス / 遺伝子発現制御 / 転写 / ヒストン修飾 / 細胞分裂 / 抗体 / 遺伝子 / 細胞・組織 / バイオテクノロジー / シグナル伝達 / ゲノム / エピジェネティクス制御 / 染色体

研究成果の概要

真核生物の細胞核DNAはヒストンと強く結合し、クロマチンとして存在している。ヒストンの多様な翻訳後修飾を受けるが、修飾の生物学的意義については不明な点が多い。本研究では、抗体を用いた阻害実験、修飾を受けたクロマチンに特異的に結合する蛋白質の探索、修飾を生細胞で可視化するプローブの開発、を行った。リン酸化ヒストン特異的抗体を細胞内に導入すると染色体の不分離が見られたが、この要因は姉妹染色体間の結合であると考えられた。リン酸化されたクロマチンに結合する候補因子として見出された蛋白質は、セントロメアに局在した。また、新規の生細胞可視化プローブの作製に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] キュリー研究所/ツールーズ大学(フランス)
• [国際共同研究] フロリダ州立大学/ロックフェラー大学(米国)
• [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)
• [国際共同研究] Curie Institute/University of Toulouse(フランス)
• [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)
• [国際共同研究] University of Edinbrough(英国)
• [国際共同研究] Max Delbruck Center(ドイツ)
• [雑誌論文] NOTCH-mediated non-cell autonomous regulation of chromatin structure during senescence (2018)
  • 著者名/発表者名: Parry AJ, Hoare M, Bihary D, Hansel-Hertsch R, Smith S, Tomimatsu K, Mannion E, Smith A, D'Santos P, Russel IA, Balasubramanian S, Kimura H, Samarajiwa SA, Narita M.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 9 号: 1 ページ: 1840-1840
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04283-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HP1α targets the chromosomal passenger complex for activation at heterochromatin before mitotic entry. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ruppert JG, Samejima K, Platani M, Molina O, Kimura H, Jeyaprakash AA, Ohta S, Earnshaw WC.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 37 号: 6
  • DOI: 10.15252/embj.201797677
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HELLS and CDCA7 comprise a bipartite nucleosome remodeling complex defective in ICF syndrome. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jenness C, Giunta S, Muller MM, Kimura H, Muir TW, Funabiki H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 115 号: 5
  • DOI: 10.1073/pnas.1717509115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] H3S10ph broadly marks early-replicating domains in interphase ESCs and shows reciprocal antagonism with H3K9me2. (2018)
  • 著者名/発表者名: Chen CCL, Goyal P, Karimi MM, Abildgaard MH, Kimura H, Lorincz MC.
  • 雑誌名: Genome Res 巻: 28 号: 1 ページ: 37-51
  • DOI: 10.1101/gr.224717.117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleosome stability measured in situ by automated quantitative imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Imre L, Simandi Z, Horvath A, Fenyofalvi G, Nanasi P, Niaki EF, Hegedus E, Bacso Z, Weyemi U, Mauser R, Ausio J, Jeltsch A, Bonner W, Nagy L, Kimura H, Szabo G.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 号: 1 ページ: 12743-12743
  • DOI: 10.1038/s41598-017-12608-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Semi-quantitative Analysis of H4K20mel Levels in Living Cells Using Mintbody (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Kimura H
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 7 号: 10
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2276
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 3. Global histone modification fingerprinting in human cells using epigenetic reverse phase protein array (2017)
  • 著者名/発表者名: Partolina M, Thoms HC, MacLeod KG, Rodriguez-Blanco G, Clarke MN, Venkatasubramani AV, Beesoo R, Larionov V, Neergheen-Bhujun VS, Serrels B, Kimura H, Carragher NO, Kagansky A.
  • 雑誌名: Cell Death Discov 巻: 3 号: 1 ページ: 16077-16077
  • DOI: 10.1038/cddiscovery.2016.77
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nucleome研究の世界動向 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田代 聡、木村 宏
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 35 ページ: 78-82
• [雑誌論文] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato Y., Kujirai T., Arai R., Asakawa H., Ohtsuki C., Horikoshi N., Yamagata K., Ueda J., Nagase T., Haraguchi T., Hiraoka Y., Kimura A., Kurumizaka H., Kimura, H.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 428 号: 20 ページ: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaimori, J. Y., Maehara, K., Hayashi-Takanaka, Y., Harada, A., Fukuda, M., Yamamoto, S., Ichimaru, N., Umehara, T., Yokoyama, S., Matsuda, R., Ikura, T., Nagao, K., Obuse, C., Nozaki, N., Takahara, S., Takao, T., Ohkawa, Y., Kimura, H., and Isaka, Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 24318-24318
  • DOI: 10.1038/srep24318
  • NAID: 120005770760
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] エピゲノム解析手法の標準化：ヒストン修飾解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村 宏
  • 雑誌名: 実験医学増刊『エピゲノム研究：修飾の全体像の理解から先制・個別化医療へ』 巻: 34 ページ: 32-37
• [雑誌論文] Epigenetic engineering shows that a human centromere resists silencing mediated by H3K27me3/K9me3. (2016)
  • 著者名/発表者名: Martins NMC, Bergmann JH, Shono N, Kimura H, Larionov V, Masumoto H and Earnshaw WC.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 巻: 27 号: 1 ページ: 177-196
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-08-0605
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Methylation of RNA polymerase II non-consensus Lysine residues marks early transcription in mammalian cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Dias JD, Rito T, Torlai Triglia E, Kukalev A, Ferrai C, Chotalia M, Brookes E, Kimura H, Pombo A
  • 雑誌名: eLIFE 巻: 4
  • DOI: 10.7554/elife.11215
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CENP-C and CENP-I are key connecting factors for kinetochore and CENP-A assembly. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shono N, Ohzeki J, Otake K, Martins NMC, Nagase T, Kimura H, Larionov V, Earnshaw WC, Masumoto H.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 128 号: 24 ページ: 4572-4587
  • DOI: 10.1242/jcs.180786
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distribution of histone H4 modifications as revealed by a panel of specific monoclonal antibodies. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takanaka Y., Maehara K., Harada A., Umehara T., Yokoyama S., Obuse C., Ohkawa Y., Nozaki N., Kimura H.
  • 雑誌名: Chromosome Res. 巻: 23 号: 4 ページ: 753-766
  • DOI: 10.1007/s10577-015-9486-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Chromatin modification dynamics during gene activation in living cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村宏
  • 学会等名: 4D Nucleome : The Cell Nucleus in Space and Time
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chromatin modification dynamics during gene activation in living cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村宏
  • 学会等名: 10th Berlin Summer Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chromatin modification dynamics during cell differentiation (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村宏
  • 学会等名: Gordon Research Conference “Genome Architecture in Cell Fate & Disease”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chromatin modification dynamics during cell differentiation (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村宏
  • 学会等名: HMGU-Japan Epigenetics and Chromatin Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chromatin Integration Labeling Technology (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村宏
  • 学会等名: 平成29年度遺伝研研究会『エピジェネティクスの基盤となるクロマチン・細胞核の動的構造変換』
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチン修飾ダイナミクスと転写制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村宏
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチン修飾動態解析によるクレオーム研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村 宏
  • 学会等名: よこはまMNR研究会主催 第56回ワークショップ
  • 発表場所: 横浜市
  • 招待講演
• [学会発表] Live cell imaging of histone and RNA polymerase II modifications (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kimura
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会シンポジウム『ヌクレオーム研究の幕開け』
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] 転写活性化におけるヒストン修飾の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村 宏
  • 学会等名: 遺伝研研究会『クロマチン・細胞核の動的構造変換とエピジェネティクス制御
  • 発表場所: 三島市
  • 年月日: 2016-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] Visualizing protein modifications in vivo (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村 宏
  • 学会等名: 新学術領域研究『環境記憶統合』第２回若手の会
  • 発表場所: 熱海市
  • 年月日: 2016-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] Tracking posttranslational and epigenetic modifications of endogenous proteins in vivo (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kimura
  • 学会等名: 24th Wilhelm Bernhard Workshop on the Cell Nucleus/57th Symposium of the Society for Histochemistry
  • 発表場所: Schloss Wilhelminenberg, Vienna, Austria
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] エピゲノム修飾の生細胞・生体内ダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村 宏
  • 学会等名: 第9回日本エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 学術総合センター
  • 年月日: 2015-05-25
  • 招待講演
• [備考] 木村宏 研究室
  • URL: http://kimura-lab.bio.titech.ac.jp/index.html
• [備考] 東工大 木村宏 研究者情報
  • URL: http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherinfo.cgi?q_researcher_content_number=CTT100673940#
• [備考] 東工大 細胞制御工学研究センター
  • URL: http://www.rcb.iir.titech.ac.jp/
• [備考] 東京工業大学 木村研究室
  • URL: http://kimura-lab.bio.titech.ac.jp/
• [備考] 東京工業大学 科学技術創成研究院 細胞制御工学研究センター
  • URL: http://cell-biology.jimdo.com/
• [備考] 東京工業大学 リサーチリポジトリ 木村宏
  • URL: http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherinfo.cgi?q_researcher_content_number=CTT100673940
• [備考] 東京工業大学 木村宏研究室
  • URL: http://kimura-lab.bio.titech.ac.jp/
• [備考] 東京工業大学 科学技術創成研究院 細胞制御工学ユニット
  • URL: http://cell-biology.jimdo.com/
• [備考] 東京工業大学 生命理工学研究科 木村研究室
  • URL: http://www.bio.titech.ac.jp/laboratory/kimura-kajikawa/kimura/index.html
• [産業財産権] ヒストンH3トリメチル化リシン特異的モノクローナル抗体又はその抗原結合性断片 (2017)
  • 発明者名: 木村 宏、佐藤優子、大井彰人、胡桃坂仁志、鯨井智也、他
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-111580
  • 出願年月日: 2017