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人工触媒システムを用いたヒストンアシル化の機能解析

公募研究

研究領域動的クロマチン構造と機能
研究課題/領域番号 16H01300
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

研究代表者

川島 茂裕  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任講師 (40508115)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードヒストン / 人工化学触媒 / アセチル化 / アシル化 / サーチュイン / 人工触媒 / エピジェネティクス / 人工触媒システム / ヌクレオソーム / クロマチン
研究実績の概要

ヒストンは、クロマチンを構成する主要なタンパク質であり、DNAを折りたたんで核内に収納する役割を持つだけでなく、様々な翻訳後修飾をうけることにより、多様なヌクレオソーム構造とそれに伴う遺伝子転写等の動的制御を可能にしている。私はヒストンのリジン残基選択的にアシル化修飾を導入する人工化学触媒システムの開発を行い、その人工化学触媒システムを用いてヌクレオソームにリジン残基選択的アシル化を導入することにより、機能未知のヒストンアシル化の動的クロマチン制御における機能を明らかにすることを目的に本研究を行なった。平成29年度は、ヒストンを選択的にアシル化する二種類の人工化学触媒系(触媒+アシルドナー)の開発に世界で初めて成功し、論文発表した(Ishiguro T et al. Chem 2017、Amamoto Y et al. J. Am. Chem. Soc. 2017)。さらに、この独自の化学触媒系を用いて調製したアシル化ヌクレオソームに対し、ヒトのサーチュインを作用させた後のヒストン修飾パターンについて、高速液体クロマトグラフィータンデム型質量分析計を用いた解析により、各残基の脱アシル化率を網羅的に定量化する系を確立した。その結果、ヒトSirt1-7のリジン残基およびアシル基選択性についての網羅的知見を得ることに成功した。特にがん化との関連がよく知られているSirt7は、自身のカルボキシ末端に存在する塩基性アミノ酸に富んだ領域を介してヌクレオソームに直接結合し、これまで主な標的と考えられていたヒストンH3の18番目のリジン残基よりも、36番目のリジン残基を効率的に脱アセチル化及び脱ブチリル化することを見出し、論文発表した(Tanabe K et al. Sci. Rep. 2018)。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Leading approaches in synthetic epigenetics for novel therapeutic strategies2018

    • 著者名/発表者名
      Yamatsugu Kenzo、Kawashima Shigehiro A、Kanai Motomu
    • 雑誌名

      Current Opinion in Chemical Biology

      巻: 46 ページ: 10-17

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2018.03.011

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LC-MS/MS-based quantitative study of the acyl group- and site-selectivity of human sirtuins to acylated nucleosomes2018

    • 著者名/発表者名
      Tanabe Kana、Liu Jiaan、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu、Kawashima Shigehiro A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 2656-2656

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21060-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthetic Chromatin Acylation by an Artificial Catalyst System2017

    • 著者名/発表者名
      Ishiguro Tadashi、Amamoto Yoshifumi、Tanabe Kana、Liu Jiaan、Kajino Hidetoshi、Fujimura Akiko、Aoi Yuki、Osakabe Akihisa、Horikoshi Naoki、Kurumizaka Hitoshi、Yamatsugu Kenzo、Kawashima Shigehiro A.、Kanai Motomu
    • 雑誌名

      Chem

      巻: 2 号: 6 ページ: 840-859

    • DOI

      10.1016/j.chempr.2017.04.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthetic Posttranslational Modifications: Chemical Catalyst-Driven Regioselective Histone Acylation of Native Chromatin2017

    • 著者名/発表者名
      Amamoto Yoshifumi、Aoi Yuki、Nagashima Nozomu、Suto Hiroki、Yoshidome Daisuke、Arimura Yasuhiro、Osakabe Akihisa、Kato Daiki、Kurumizaka Hitoshi、Kawashima Shigehiro A.、Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 22 ページ: 7568-7576

    • DOI

      10.1021/jacs.7b02138

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potent, Reversible, and Specific Chemical Inhibitors of Eukaryotic Ribosome Biogenesis2016

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro A. Kawashima, Zhen Chen, Yuki Aoi, Anupam Patgiri, Yuki Kobayashi, Paul Nurse and Tarun M. Kapoor
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 167 号: 2 ページ: 512-524

    • DOI

      10.1016/j.cell.2016.08.070

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ヒストン翻訳後修飾を導入する人工触媒システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      川島茂裕
    • 学会等名
      第11回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 薬剤感受性分裂酵母を用いた化学遺伝学スクリーニングによるリボソーム生合成を標的にした新規低分子阻害剤の同定2017

    • 著者名/発表者名
      川島茂裕、青井勇樹、Zhen Chen、Tarun M. Kapoor
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Discovery of Potent, Reversible, and Specific Chemical Inhibitors of Eukaryotic Ribosome Biogenesis using Drug-hypersensitive Fission Yeast2017

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Kawashima、Zhen Chen、Yuki Aoi、Yuki Kobayashi、Paul Nurse、Tarun M. Kapoor
    • 学会等名
      9th International Fission Yeast Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生細胞内ヒストン残基選択的アセチル化を目指した人工触媒リガンドの開発2017

    • 著者名/発表者名
      藤村亜紀子、嵯峨裕、青井勇樹、川島茂裕、山次健三、金井求
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヒストン選択的アセチル化触媒系の生細胞応用2017

    • 著者名/発表者名
      梶野英俊、藤村亜紀子、石黒伸茂、田辺佳奈、天本義史、 加藤大貴、越坂部晃永、胡桃坂仁志、山次健三、川島茂裕、金井求
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 人工触媒系SynCAcシステムを用いたヒストンへの多様なアシル化の導入と生化学的特性変化の評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤原侑亮、石黒伸茂、劉家安、田辺佳奈、加藤大貴、胡桃坂仁志、山次健三、川島茂裕、金井求
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 触媒医療の実現に向けて: 人工触媒システムによる ヒストンの合成的アシル化(1)2017

    • 著者名/発表者名
      川島茂裕、山次健三
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Developing artificial catalyst systems for synthetic epigenetics2016

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Kawashima
    • 学会等名
      The 21st iCeMS International Symposium
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Developing artificial catalyst systems for synthetic histone acylation2016

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Kawashima、Yoshifumi Amamoto、Tadashi Ishiguro、Kana Tanabe、 Nozomu Nagashima、Yuki Aoi、Jiaan Liu、Hitoshi Kurumizaka、Kenzo Yamatsugu,、Motomu Kanai
    • 学会等名
      Cold Spring harber laboratory meeting: EPIGENETICS & CHROMATIN
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developing fission yeast for chemical biology2016

    • 著者名/発表者名
      川島茂裕
    • 学会等名
      2016酵母ルネッサンス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工触媒システムを用いたクロマチン修飾2016

    • 著者名/発表者名
      川島茂裕
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 選択的な染色体タンパク質のアシル化を行うための人工触媒システム2016

    • 発明者名
      金井求、川島茂裕、(他7名)
    • 権利者名
      金井求、川島茂裕、(他7名)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2019-12-27  

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