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化学修飾ネットワークの構造的基盤としての不規則領域の生理的意義の解明

公募研究

研究領域天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現
研究課題/領域番号 22113502
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

堀越 正美  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (70242089)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2011年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード化学修飾 / ヒストンテイル / ネットワーク / 不規則領域 / 天然変性蛋白質
研究概要

天然変性領域におけるヒストン化学修飾反応の特性に関して、ヒストン化学修飾間関係を調べたところ、頑強性のあるシステムとしてのスケール・フリー性を示し、更にそのシステムが形成・成長・進化するには、テイル領域の可動性、柔軟性が重要な役割を担うことを示した(Genes Cell, 14, 789-806, 2009)。各々ヒストン”Modification web”、”Signal router”理論として提唱することになった。これらの性質を示す実際的な仕組みを解明するには、個々の化学修飾間関係の欠損に対して、他の化学修飾間関係が代替になっていることを示すことが課題であり、そのことに挑んだ。現在までの知見を以下に示す。スケール・フリー性を示すネットワーク構造内の代替エッジ関係を解析することは世界的に見ても初の試みであり、またこのような解析は多対多の関係を明らかにすることであり、非常に難しい作業である。変異や欠失に対してrobust(頑強)でなくなる状態を作り出さない限り、解析は非常に困難である。そこで、そのような状況を作り出せるかどうかをヒストンテイル領域の欠失が致死性をもたらさないといった過去の知見が妥当であるか否かの検討を加えた。その結果、今迄の知見はテイル領域を十分に欠失させておらず、テイル領域の一部が残存しているままでの結果であった。そこで、H2A, H2B, H3, H4のテイル領域をヌクレオソーム外側領域直前、及びヌクレオソーム内部のヒストンコア領域直前までの欠失を行い、細胞の致死性(5-FOA薬剤感受性)を調べた。その結果、H4のテイル領域の欠失は、ある領域までしか行えず、H4テイル領域の欠失株が、今後のシステム内化学修飾間関係を明らかにしていく上での基盤になることを見出した。この知見は従来の定説を覆すことになった。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Nucleosome surface containing nucleosomal DNA entry/exit site regulates H3-K36me3 via DNA entry/exit site regulates H3-K36me3 via2012

    • 著者名/発表者名
      H.Endo, Y.Nakabayashi, S.Kawashima, T.Enomoto, M.Seki & M.Horikoshi
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 17 号: 1 ページ: 65-81

    • DOI

      10.1111/j.1365-2443.2011.01573.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global analysis for functional residues of histone variant Htz1 using the comprehensive point mutant library2011

    • 著者名/発表者名
      A.Kawano, Y.Hayashi, S.Noguchi, H.Handa, M.Horikoshi & Y.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 16 号: 5 ページ: 590-607

    • DOI

      10.1111/j.1365-2443.2011.01512.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication2011

    • 著者名/発表者名
      L.R.Kundu, M.Seki, H.Murofushi,A.Furukohri, S.Waga, A.J.Score, J.J.Blow, M.Horikoshi, T.Enomoto & S.Tada
    • 雑誌名

      Biochim.Biophys.Acta

      巻: 1813 号: 6 ページ: 1129-36

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2011.01.002

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global analysis of core histones reveals nucleosomal surfaces required for chromosomebi-orientation2011

    • 著者名/発表者名
      S.Kawashima, Y.Nakabayashi, K.Matsubara, N.Sano, T.Enomoto, K.Tanaka, M.Seki & M.Horikoshi
    • 雑誌名

      EMBO J.

      巻: 30 号: 16 ページ: 3353-3367

    • DOI

      10.1038/emboj.2011.241

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The histone chaperone FACT maintains replication fork rates2011

    • 著者名/発表者名
      T.Abe, K.Sugimura, Y.Hosono, Y.Takami, M.Akita, A.Yoshimura, S.Tada, T.Nakayama, H.Murofushi, K.Okumura, S.Takeda, M.Horikoshi, M.Seki & T.Enomoto
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem.

      巻: 286 号: 35 ページ: 30504-30512

    • DOI

      10.1074/jbc.m111.264721

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The roles of histone chaperone CIA/Asf1 in nascent DNA elongation during nucleosome replication.2011

    • 著者名/発表者名
      K.Ishikawa, T.Ohsumi, S.Tada, R.Natsume, L.R.Kundu, N.Nozaki, T.Senda, T.Enomoto, M.Horikoshi & M.Seki
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 16 号: 10 ページ: 1050-1062

    • DOI

      10.1111/j.1365-2443.2011.01549.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication2011

    • 著者名/発表者名
      L.Kundu, et al
    • 雑誌名

      Biochim.Biophys.Acta

      巻: 1813 ページ: 1129-1136

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of the histone chaperone CIA/ASF1-double bromodomain complex connecting histone modifications and site-specific histone eviction2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Akai, et al
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.

      巻: 107 ページ: 8153-8158

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global analysis of functional relationships between histone point mutations and the effects of histone deacetylase inhibitors2010

    • 著者名/発表者名
      L.Sato, et al
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 15 ページ: 553-594

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chromatin dynamics mediated by histone modifiers and histone chaperones in postreplicative recombination2010

    • 著者名/発表者名
      H.Endo, et al
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 15 ページ: 945-958

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical framework for the histone modification networks2012

    • 著者名/発表者名
      M.Horikoshi
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting- Systems Biology: Global Regulation of Gene Expression 2012
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor (New York), USA
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Studies on chromatin regulation by utilizing histone-GLibrary2012

    • 著者名/発表者名
      M.Horikoshi
    • 学会等名
      Keystone Symposia-Chromatin Dynamics
    • 発表場所
      Keystone (Colorado), USA
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Network-Based Histone "Modification Web" Theory and "DESS" Strategy for Elucidating the Physiological Significance of Histone Modifications2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Hayashi, et al
    • 学会等名
      Keystone Symposia-Histone Code : Fact or Fiction?
    • 発表場所
      Utah, USA
    • 年月日
      2011-01-12
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 生化学を基軸に独創性、そして独走性を目指した30年に及ぶ 遺伝子制御研究2011

    • 著者名/発表者名
      堀越 正美
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ON/OFF on gene regulation : from component to network structure遺伝子制御のON/OFF:要素からネットワーク構造へ2010

    • 著者名/発表者名
      堀越正美
    • 学会等名
      BMB2010(第83回日本生化学会大会・第33回日本分子生物学会年会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、神戸市
    • 年月日
      2010-12-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Regulatory mechanisms of chromatin structure and function2010

    • 著者名/発表者名
      M.Horikoshi
    • 学会等名
      2010 Global Biomarker Conference
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2010-09-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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