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DNAメチル化を制御するユビキチンシグナルとその機能の解明

公募研究

研究領域ユビキチンネオバイオロジー:拡大するタンパク質制御システム
研究課題/領域番号 15H01188
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学 (2016)
名古屋市立大学 (2015)

研究代表者

西山 敦哉  東京大学, 医科学研究所, 講師 (50378840)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードDnmt1 / ユビキチン / ヒストン / 構造解析 / クロマチン / DNAメチル化 / ユビキチン化 / DNMT1 / UHRF1
研究実績の概要

真核生物において、DNAはヒストン蛋白質とともにクロマチンを形成しており、その機能は「ヒストンコード」と呼ばれる様々な翻訳後修飾によって、複雑に制御されている。その一つである、ヒストンH3のユビキチン化修飾は、DNAメチル化酵素であるDnmt1との相互作用を介してDNAメチル化パターンの継承に重要な役割を果す。本研究は、ヒストンH3上のユビキチン鎖の形状やDnmt1との結合様式について、解析を行った。

本年度は前年度に質量分析解析により明らかになったユビキチン鎖の形状についての情報を元に、連携研究者である有田博士との共同研究として精製蛋白質を用いた構造的アプローチをとり、Dnmt1とユビキチン化H3複合体の結晶構造解析を行い、その結合様式を明らかにした。また、結晶構造から得られたDnmt1とユビキチン化H3の結合部位の予測に従って、該当部位に変異を導入した蛋白質を調製した。この変異体蛋白質はユビキチン化H3との結合能を失うとともに、DNAメチル化部位へのリクルートが顕著に阻害され、結晶構造から得られた知見を生化学的手法により確認することができた。以上の結果から、Dnmt1によるユビキチン化H3認識の重要性を改めて示すとともに、Dnmt1の新たなユビキチン化認識部位、そしてユビキチン化H3とのユニークな結合様式を明らかにすることに成功した。以上の研究成果は、論文としてとりまとめ、現在投稿中(under review)である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Institut Curie, CNRS(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation.2017

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00136-5

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The replication foci targeting sequence (RFTS) of DNMT1 functions as a potent histone H3 binding domain regulated by autoinhibition.2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki T, Yamaguchi L, Sun J, Orii M, Nishiyama A, Nakanishi M.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 470 (3) 号: 3 ページ: 741-747

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.01.029

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Loss of maintenance DNA methylation results in abnormal DNA origin firing during DNA replication2016

    • 著者名/発表者名
      Haruta M, Shimada M, Nishiyama A, Johmura Y, Le Tallec B, Debatisse M, Nakanishi M
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 469 号: 4 ページ: 960-966

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.12.090

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Regulation of maintenance DNA methylation via histone ubiquitylation.2016

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama A, Yamaguchi L, Nakanishi M.
    • 雑誌名

      J Biochem.

      巻: 159 (1) 号: 1 ページ: 249-253

    • DOI

      10.1093/jb/mvv113

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 片鎖メチル化結合蛋白質UHRF1によるPCNAのユビキチン化2017

    • 著者名/発表者名
      西山敦哉、山口留奈、三崎紀展、佐伯泰、中西真
    • 学会等名
      第34回染色体ワークショップ/第15回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      千葉県かずさ
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 脱ユビキチン化酵素USP7による維持DNAメチル化制御2016

    • 著者名/発表者名
      西山敦哉、山口留奈、三崎紀展、有田恭平、佐伯泰、中西真
    • 学会等名
      第33回染色体ワークショップ
    • 発表場所
      宮城県宮城郡松島町
    • 年月日
      2016-01-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ユビキチン修飾系によるDNAメチル化維持経路の制御2016

    • 著者名/発表者名
      西山 敦哉
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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