メチル化DNAを含むヌクレオソームの構造生物学的解析

• 研究課題/領域番号: 26840025
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 越阪部 晃永 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (70632107)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: メチル化DNA / ペリセントロメア / ヘテロクロマチン / ヒストン / ヌクレオソーム / クロマチン / DNAメチル化 / エピジェネティクス / CpGダイヌクレオチド

研究成果の概要

本研究の目的は、DNAのメチル化がクロマチンの高次構造へ与える影響を構造生物学的手法によって明らかにすることである。これまでの報告により、様々ながん細胞におけるDNAメチル化の異常とヘテロクロマチン構造の不安定性が示されたが、その詳細は明らかにされていなかった。そこで、本研究を遂行するために、肝臓がん細胞における低メチル化が報告されているサテライト2配列に着目し、メチル化DNAを含むヌクレオソームを再構成した。再構成ヌクレオソームを用いた生化学的解析およびX線結晶構造解析を行った結果、DNAのメチル化はヌクレオソームのポジションおよびDNA末端領域の運動性に影響を与えることが明らかになった。

研究成果

• [国際共同研究] National Institutes of Health(米国)
• [国際共同研究] Friedrich Miescher Institute(スイス)
• [雑誌論文] Histone H3.5 forms an unstable nucleosome and accumulates around transcription start sites in human testis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Urahama T, Harada A, Maehara K, Horikoshi N, Sato K, Sato Y, Shiraishi K, Sugino N, Osakabe A, Tachiwana H, Kagawa W, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Epigenetics Chromatin 巻: 9 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s13072-016-0051-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of the nucleosome containing ultraviolet light-induced cyclobutane pyrimidine dimer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Horikoshi N, Tachiwana H, Kagawa W, Osakabe A, Matsumoto S, Iwai S, Sugasawa K, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 471 号: 1 ページ: 117-122
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.01.170
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The C-terminal acidic domain of histone chaperone human NAP1 is an efficient binding-assistant for histone H2A-H2B but not H3-H4. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohtomo, H., Akashi, S., Moriwaki, Y., Okuwaki, M., Osakabe, A., Nagata, K., Kurumizaka, H., Nishimura, Y.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 21 号: 3 ページ: 252-264
  • DOI: 10.1111/gtc.12339
  • NAID: 120007135590
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure and function of human histone H3.Y nucleosome. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kujirai, T., Horikoshi, N., Sato, K., Maehara, K., Machida, S., Osakabe, A., Kimura, H., Ohkawa, Y. and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 1 号: 13 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1093/nar/gkw202
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stable complex formation of CENP-B with the CENP-A nucleosome. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujita R, Otake K, Arimura Y, Horikoshi N, Miya Y, Shiga T, Osakabe A, Tachiwana H, Ohzeki JI, Larionov V, Masumoto H, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: in press 号: 10 ページ: 4949-4922
  • DOI: 10.1093/nar/gkv405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic changes in CCAN organization through CENP-C during cell-cycle progression. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagpal H, Hori T, Furukawa A, Sugase K, Osakabe A, Kurumizaka H, Fukagawa T
  • 雑誌名: Molecular biology of the cell 巻: 26 号: 21 ページ: 3768-3776
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-07-0531
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of DNA methylation on positioning and DNA flexibility of nucleosomes with pericentric satellite DNA. (2015)
  • 著者名/発表者名: Osakabe A, Adachi F, Arimura Y, Maehara K, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Open Biol. 巻: 5 号: 10 ページ: 150128-150128
  • DOI: 10.1098/rsob.150128
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis of pyrimidine-pyrimidone (6-4) photoproduct recognition by UV-DDB in the nucleosome. (2015)
  • 著者名/発表者名: Osakabe, A., Tachiwana, H., Kagawa, W., Horikoshi, N., Matsumoto, S., Hasegawa, M., Matsumoto, N., Toga, T., Yamamoto, J., Hanaoka, F., Thoma, N.H., Sugasawa, K., Iwai, S., Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 16330-16330
  • DOI: 10.1038/srep16330
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] N-terminal phosphorylation of HP1α increases its nucleosome-binding specificity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishibuchi G, Machida S, Osakabe A, Murakoshi H, Hiragami-Hamada K, Nakagawa R, Fischle W, Nishimura Y, Kurumizaka H, Tagami H, Nakayama JI.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 42 号: 20 ページ: 12498-12511
  • DOI: 10.1093/nar/gku995
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of human nucleosome containing the testis-specific histone variant TSH2B. (2014)
  • 著者名/発表者名: Urahama, T., Horikoshi, N., Osakabe, A., Tachiwana, H., and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: F70 号: 4 ページ: 444-449
  • DOI: 10.1107/s2053230x14004695
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] クロマチンにおける紫外線損傷DNA認識機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、立和名博昭、堀越直樹、香川亘、松本翔太、山元淳平、花岡文雄、菅澤薫、岩井成憲、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2016-01-12
• [学会発表] Structural and biochemical analyses for accommodation and recognition of UV-damaged bases within nucleosome (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Wataru Kagawa, Naoki Horikoshi, Syota Matsumoto, Junpei Yamamoto, Fumio Hanaoka, Kaoru Sugasawa, Shigenori Iwai, Hitoshi Kurumizaka
  • 学会等名: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Biochemical and structural analyses of the nucleosome containing methylated DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Osakabe, Fumiya Adachi, Yasuhiro Arimura, Naoki Horikoshi, Yasuyuki Ohkawa, Hitoshi Kurumizaka
  • 学会等名: EMBO Workshop: Histone Variants
  • 発表場所: Strasbourg
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [学会発表] メチル化DNAを含むヌクレオソームの生化学的・構造生物学的機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、足立風水也、有村泰宏、堀越直樹、大川恭行、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第8回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27
• [備考] 研究代表者が所属する研究室のホームページ
  • URL: http://www.eb.waseda.ac.jp/kurumizaka/