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染色体機能形成の階層性とゲノム反復DNA上のクロマチン構造の解明

公募研究

研究領域染色体オーケストレーションシステム
研究課題/領域番号 16H01414
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
研究機関公益財団法人かずさDNA研究所

研究代表者

舛本 寛  公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究部, 室長 (70229384)

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
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード人工染色体 / セントロメア / ヘテロクロマチン / 反復DNA / アルフォイドDNA
研究実績の概要

染色体分配機能に必須なセントロメアでは、反復DNA(アルフォイドDNA)からなる巨大領域にヒストンH3バリアントであるCENP-Aを含んだクロマチンが集合し、これを足場に多様な因子群が集積し、キネトコア構造体が形成される。キネトコアでは微小管との相互作用により染色体の動きを調節する。一方、セントロメア内部ではヘテロクロマチンが集合し姉妹染色分体の接着・分離を調節する。しかし、同一反復DNAからなる巨大領域にどのようにこれらの異なるクロマチンが集合し、機能統合体としてのオーケストレーションを保つのかは不明なままである。そこで本研究では、セントロメアの階層的集合メカニズムを解明し、ヘテロクロマチンとの集合バランスとその変動が引き起こす影響について明らかにすることを目的とし、ヒト人工染色体(HAC)やChIP-seqによる方法を用いて(1)染色体機能形成の階層性とヘテロクロマチンの解析、(2)ゲノム反復DNA上のクロマチン構造の解析、に取り組む計画である。H29年度は以下の成果を得た。(1)染色体機能形成の階層性とヘテロクロマチンの解析:HACや合成反復DNAと各種融合タンパクを用いた構成生物学的手法を駆使して、KAT7とSuv39h1がお互いに拮抗的にセントロメアクロマチンとヘテロクロマチンの集合と抑制バランスに関わり、ゲノム機能の維持にも強い影響を与えることを明らかにした。(2)ゲノム反復DNA上のクロマチン構造の解析:ChIP Seq法により、ゲノム反復DNA上のクロマチン構造の解析を進め、CENP-Aクロマチン、CENP-B、ヘテロクロマチン(H3K9me3)、オープンクロマチン(H3K36me2/3)等の詳細な分布を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

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

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

    (32件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 図書 (2件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Barcelona(スペイン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] National Cancer Institute, NIH(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] NIH/National Cancer Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of a Synthetic Human Chromosome with Two Centromeric Domains for Advanced Epigenetic Engineering Studies2018

    • 著者名/発表者名
      Pesenti Elisa、Kouprina Natalay、Liskovykh Mikhail、Aurich-Costa Joan、Larionov Vladimir、Masumoto Hiroshi、Earnshaw William C.、Molina Oscar
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 7 号: 4 ページ: 1116-1130

    • DOI

      10.1021/acssynbio.8b00018

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Using human artificial chromosomes to study centromere assembly and function2017

    • 著者名/発表者名
      Molina Oscar、Kouprina Natalay、Masumoto Hiroshi、Larionov Vladimir、Earnshaw William C.
    • 雑誌名

      Chromosoma

      巻: 126 号: 5 ページ: 559-575

    • DOI

      10.1007/s00412-017-0633-x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Method to Assemble Genomic DNA Fragments or Genes on Human Artificial Chromosome with Regulated Kinetochore Using a Multi-Integrase System.2017

    • 著者名/発表者名
      Lee NCO, Kim JH, Petrov NS, Lee HS, Masumoto H, Earnshaw WC, Larionov V, Kouprina N.
    • 雑誌名

      ACS Synth Biol.

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1021/acssynbio.7b00209

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of functional CENP-B boxes at diverse locations in repeat units of centromeric DNA in New World monkeys.2016

    • 著者名/発表者名
      Kugou K, Hirai H, Masumoto H, Koga A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 27833-27833

    • DOI

      10.1038/srep27833

    • NAID

      120005818231

    • 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] KAT7/HBO1/MYST2 Regulates CENP-A Chromatin Assembly by Antagonizing Suv39h1-Mediated Centromere Inactivation.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohzeki J, Shono N, Otake K, Martins NM, Kugou K, Kimura H, Nagase T, Larionov V, Earnshaw WC, Masumoto H.
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 37(5) 号: 5 ページ: 413-427

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2016.05.006

    • 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 / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Epigenetic engineering reveals a balance between histone modifications and transcription in kinetochore maintenance.2016

    • 著者名/発表者名
      Molina O, Vargiu G, Abad MA, Zhiteneva A, Jeyaprakash AA, Masumoto H, Kouprina N, Larionov V, Earnshaw WC.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1

    • DOI

      10.1038/ncomms13334

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D-CLEM Reveals that a Major Portion of Mitotic Chromosomes Is Not Chromatin.2016

    • 著者名/発表者名
      Booth DG, Beckett AJ, Molina O, Samejima I, Masumoto H, Kouprina N, Larionov V, Prior IA, Earnshaw WC.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 64 (4) 号: 4 ページ: 790-802

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2016.10.009

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] ヒストンアセチル化酵素KAT7はヘテロクロマチンの拡大からセントロメアを守る2016

    • 著者名/発表者名
      大関淳一郎、舛本寛
    • 雑誌名

      ライフサイエンス新着論文レビュー

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] セントロメアへのCENP-Aクロマチンとヘテロクロマチンの集合機構2017

    • 著者名/発表者名
      舛本寛
    • 学会等名
      染色体研究の最前線2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒト人工染色体開発の基盤とクロマチン操作技術2017

    • 著者名/発表者名
      舛本寛
    • 学会等名
      千葉県バイオ・ライフサイエンス・ネットワーク会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Establishment and epigenetic maintenance of centromere chromatin on alpha-satellite DNA2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masumoto
    • 学会等名
      The Future of Biomedicine 2017 conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CENP-Bによるヒトセントロメア反復DNA上のエピゲノム修飾制御2017

    • 著者名/発表者名
      久郷和人、大竹興一郎、大関淳一郎、中戸隆一郎、白髭克彦、舛本寛
    • 学会等名
      第35回染色体ワークショップ、第16回核ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ”Establishment and Epigenetic Maintenance of Centromere Chromatin on alpha-Satellite DNA”2016

    • 著者名/発表者名
      舛本寛
    • 学会等名
      岡崎フラグメント50周年シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-12-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CENP-BがAlphoid DNA上に作り出すクロマチン構造の解析2016

    • 著者名/発表者名
      大竹興一郎、大関淳一郎、岡崎孝映、長瀬隆弘、山川央、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ヒストンアセチル化酵素KAT7/HBO1/MYST2はヘテロクロマチンの侵食からセントロメアを守る2016

    • 著者名/発表者名
      大関淳一郎、庄野暢晃、大竹興一郎、Martins NMC、久郷和人、木村宏、長瀬隆弘、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ヒトセントロメア反復DNA配列のクロマチン構造とCENP-Bによる制御機構の解析2016

    • 著者名/発表者名
      久郷和人、大関淳一郎、大竹興一郎、中戸隆一郎、白髭克彦、舛本寛
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 合成DNA人工染色体を使ったヒトセントロメアクロマチンの解析2016

    • 著者名/発表者名
      岡崎孝映、山田和子、大竹興一郎、庄野暢晃、久郷和人、大関淳一郎、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 合成セントロメアDNAとtetO/tetRテザリングシステムを用いたセントロメアクロマチン集合機構の解析2016

    • 著者名/発表者名
      舛本寛、庄野暢晃、大関淳一郎、大竹興一郎、長瀬隆弘、木村宏、Larionov V、Earnshaw WC.
    • 学会等名
      第10回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター、大阪
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アセチル化酵素KAT7によるヒストン交換反応はヘテロクロマチン化に拮抗してCENP-A集合を促進する2016

    • 著者名/発表者名
      大関淳一郎、庄野暢晃、大竹興一郎、久郷和人、木村宏、長瀬隆弘、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
    • 学会等名
      第10回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター、大阪
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CENP-Bのヒトセントロメアにおけるエピジェネティック制御への関わり2016

    • 著者名/発表者名
      久郷和人、大関淳一郎、中戸隆一郎、白髭克彦、舛本寛
    • 学会等名
      第10回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター、大阪
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “Establishment and epigenetic maintenance of centromere chromatin on alpha-satellite DNA”2016

    • 著者名/発表者名
      Masumoto H.
    • 学会等名
      The 32th International Radiation Biology Center Symposium “Growing Edge of Radiation Biology, from principles to applications”
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] バイオサイエンスとインダストリー(B&I)「人工染色体を用いたセントロメア機能獲得のエピゲノム制御解析」2017

    • 著者名/発表者名
      大関淳一郎,舛本寛
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      バイオインダストリー協会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Medical Science Digest「CENP-Bによるセントロメアのエピジェネティクス制御への関わり」2017

    • 著者名/発表者名
      久郷和人、大竹興一郎、舛本寛
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      ニューサイエンス社
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 染色体のセントロメア構造の維持に重要なタンパク質を同定

    • URL

      http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0607.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] セントロメアをどのようにゲノムDNAと関連させるのか、新たな進化的発見が得られました。

    • URL

      http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0623.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] セントロメア構造の維持には、ヒストン修飾と転写のバランスが重要でることが明らかになりました。

    • URL

      http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2017/0209_02.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 分裂期染色体の構成要素は、DNAとヒストンからなるクロマチンだけではないことを明らかにしました。

    • URL

      http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2017/0209_01.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-01-31  

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