高次クロマチンにおける相同組換え反応の解析

• 研究課題/領域番号: 26890023
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 町田 晋一 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (50732195)
• 研究期間 (年度): 2014-08-29 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: クロマチン / 相同組換え / リンカーヒストン / ヒストン修飾 / RAD51 / RAD54 / ヒストン / ユビキチン

研究成果の概要

相同組換えは、DNA二重鎖切断損傷の主要な修復経路であり、さらには減数分裂期における遺伝的多様性の創出に機能する。相同組換えは、高次に折り畳まれたクロマチン構造上で行われるが、クロマチン構造と相同組換えの関係の詳細は明らかになっていない。本研究では、減数分裂期に発現するリンカーヒストンバリアントが、体細胞型のH1バリアントと比較して、緩んだクロマチンを形成し、相同組換えの進行に機能することを明らかにした。さらに、構造生物学的および生化学的解析により、DNA二重鎖切断損傷応答に機能するヒストンのモノユビキチン化修飾によるクロマチン構造変換機構を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Chromatin architecture may dictate the target site for DMC1, but not for RAD51, during homologous pairing (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, W., Takaku, M., Machida, S., Tachiwana, H., Maehara, K., Ohkawa, Y., and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 印刷中
  • 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] GATA3-dependent cellular reprogramming requires activation-domain dependent recruitment of a chromatin remodeler. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaku M, Grimm SA, Shimbo T, Perera L, Menafra R, Stunnenberg HG, Archer TK, Machida S, Kurumizaka H, Wade P.
  • 雑誌名: Genome Biol. 巻: 17 号: 1 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1186/s13059-016-0897-0
  • 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] Relaxed Chromatin Formation and Weak Suppression of Homologous Pairing by the Testis-Specific Linker Histone H1T. (2016)
  • 著者名/発表者名: Machida S, Hayashida R, Takaku M, Fukuto A, Sun J, Kinomura A, Tashiro S, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Biochemistry. 巻: 55 号: 4 ページ: 637-646
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b01126
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bivalent interaction of the PZP domain of BRPF1 with the nucleosome impacts chromatin dynamics and acetylation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Klein BJ, Muthurajan UM, Lalonde ME, Gibson MD, Andrews FH, Hepler M, Machida S, Yan K, Kurumizaka H, Poirier MG, Cote J, Luger K, Kutateladze TG.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 44 号: 1 ページ: 472-484
  • DOI: 10.1093/nar/gkv1321
  • 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] Green fluorescent protein fused to the C terminus of RAD51 specifically interferes with secondary DNA binding by the RAD51-ssDNA complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, W., Sekine, S., Machida, S., and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 89 号: 4 ページ: 169-179
  • DOI: 10.1266/ggs.89.169
  • NAID: 130004750050
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] The biochemical analyses of the chromatin containing mono-ubiquitinated nucleosomes (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Machida, Yuki Nishiyama and 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
• [学会発表] Nap1 is required for the homologous recombination reaction in higher-order chromatin containing histone H1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Machida S., Takaku M., Ikura M., Sun J., Suzuki H., Kobayashi W., Kinomura A., Osakabe A., Tachiwana H., Horikoshi Y., Fukuto A., Matsuda R., Ura K., Tashiro S., Ikura T., and Kurumizaka H.
  • 学会等名: The 4D Nucleome
  • 発表場所: 安芸グランドホテル(広島県)
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-20
• [学会発表] Nap1は高次クロマチンでの相同組換えを促進する (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田晋一、高久誉大、井倉正枝、孫継英、鈴木秀和、小林航、木野村愛子、越阪部晃永、立和名博昭、堀越保則、福戸敦彦、松田諒、浦聖恵、田代聡、井倉毅、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第32回染色体ワークショップ・第13回核ダイナミクス研究会合
  • 発表場所: 安芸グランドホテル(広島県)
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] Biochemical analyses of the RAD51-mediated homologous pairing in chromatin containing the linker histone variant, H1T. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Machida, Ryota Hayashida, and Hitoshi Kurumizaka
  • 学会等名: 3R Symposium
  • 発表場所: 御殿場高原ホテル(静岡県)
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [学会発表] リンカーヒストンバリアントH1Tの相同組換えにおける機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田晋一、林田亮太、加藤大貴、越阪部晃永、小林航、胡桃坂仁志
  • 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(京都府)
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18