高次クロマチン構造形成を制御する非コードRNA作用マシナリーの解析

• 研究領域: 非コードＲＮＡ作用マシナリー
• 研究課題/領域番号: 22115513
• 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: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 中山 潤一 独立行政法人理化学研究所, クロマチン動態研究チーム, チームリーダー (60373338)
• 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: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2011年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2010年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 分裂酵母 / ヘテロクロマチン / RNAi / RITS / クロモドメイン

研究概要

ヘテロクロマチンは、染色体の機能やゲノムの恒常性の維持に必須な高次のクロマチン構造である。分裂酵母を用いた研究から、ヘテロクロマチンの形成にRNAi機構が関与することが明らかにされているが、その分子機構の詳細には不明な点が数多く残されている。本研究では、RNAi機構において中心的な役割を果たすChp1に着目して研究を進めた。昨年度までの研究によってChp1が単独でRNAに結合できる事、またその結合に関与する残基を同定することに成功した。しかしその過程において、Chp1の持つRNA結合能が、メチル化されたピストンH3(H3K9me)の認識と共役していることを見出した。本年度はこの発見に基づき、Chp1のRNA結合がH3K9meの存在によってどのように変化するのか、まずNMR法によって解析した。Chp1がH3K9meと結合した状態でRNAを添加しケミカルシフトを解析した結果、Chp1のクロモドメインのC末端側の塩基性アミノ酸残基のクラスターにおいてケミカルシフトが観察された。実際にこの領域に変異を導入したChp1タンパク質を調製し、RNAゲルシフト法によってRNA結合能を調べたところ、H3K9me存在下で見られたRNA結合能が完全に消失している事が分かった。さらにこのアミノ酸変異を持たせたChp1を分裂酵母で発現させたところ、セントロメアヘテロクロマチンのサイレンシング異常が確認された。以上の結果より、Chp1が多段階でRNAと結合していること、また両方のRNA結合能がChp1の機能に必須であることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of fission yeast Grc3 protein in ribosomal RNA processing and heterochromatic gene silencing (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Nakayama
  • 雑誌名: The Journal of biological chemistry 巻: 286 号: 17 ページ: 15391-402
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.201343
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高次クロマチン構造とノンコーディングRNA (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山潤一
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 30 ページ: 699-705
• [雑誌論文] N-terminal phosphorylation of HP1α promotes its chromatin binding. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Hiragami-Hamada
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological Roles of Class I HDAC Complex and Histone Demethylase. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Hayakawa
  • 雑誌名: Journal of Biomedicine and Biotechnology 巻: 2011 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methylation of ribosomal protein L42 regulates ribosomal function and stress-adapted cell growth. (2010)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Shirai
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 285 ページ: 22448-60
  • 査読あり
• [学会発表] Roles of Chromodomain Proteins in RNAi-directed Heterochromatin Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Nakayama
  • 学会等名: The Sixth International Fission Yeast Meeting
  • 発表場所: Harvard Medical School (Boston, USA)
• [学会発表] 高次クロマチン構造形成におけるクロモドメインタンパク質の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山潤一
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] ヒストンのメチル化修飾とエピジェネティクス制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山潤一
  • 学会等名: 21^<st> フォーラム・イン・ドージン
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] ヒストンのメチル化修飾とエピジェネティクス制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山潤一
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「ゲノム機能の記憶の成立とその制御」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] Roles of Chromodomain Proteins in Heterochromatin Assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山潤一
  • 学会等名: 構造エピゲノム研究会 第2回ワークショップ
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] Chromodomain Proteins and RNAi-mediated Heterochromatin Assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Nakayama
  • 学会等名: JSPS presents Sweden-Japan Joint Colloquium on "Epigenetics ～New Horizon in Japan & Scandinavia～"
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Chromodomain proteins and RNAi-mediated Heterochromatin assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Nakayama
  • 学会等名: The 19th CDB Meeting on "RNA Science in Cell and Developmental Biology"
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-05-10
• [学会発表] ヒストンメチル化修飾の認識と高次クロマチン構造形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山潤一
  • 学会等名: 構造エピゲノム研究会発足記念シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-04-30
• [図書] エピジェネティクス-3章 概観と概念- (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀越正美
  • 出版者: 培風館
• [備考]
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/research/lab/cdb/chromatin/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/research/lab/cdb/chromatin/index.html