染色体の核内高次構築を支配する非コード領域とそれを制御するタンパク質の解析

• 研究領域: ゲノムを支える非コードＤＮＡ領域の機能
• 研究課題/領域番号: 26114723
• 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: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 正井 久雄 公益財団法人東京都医学総合研究所, ゲノム医科学研究分野, 副所長 (40229349)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014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: Rif1タンパク質 / 染色体 / ゲノム / 核 / 転写 / 複製タイミング / クロマチンループ / グアニン4重鎖 / DNA複製 / 非コードDNA / グアニン４重鎖

研究実績の概要

染色体の核内高次構築を支配する非コード領域に結合するRif1タンパク質による染色体機能の制御機構の解析の結果、下記の成果が得られた。
1 酵母：Rif1 ①Rif1結合配列は、その保存されたG-tract配列に依存してグアニン４重鎖構造を形成する。②Rif1は一本鎖上および二本鎖上に(熱処理により形成される)G4構造に特異的に結合する。③Rif1は多量体を形成し、同時に複数のDNA分子と結合することができる。④Rif1結合部位二本鎖DNAは転写されるとG4様構造を形成し、Rif1はそれに結合する。⑤Rif1結合配列の変異によりその近傍の複製タイミングが約100kbにわたり活性化する。
2 動物細胞：①Rif1 ノックアウトによりES細胞の分化の過程が障害される。②マウスES細胞におけるRif1結合部位をChIPSeqにより決定した。③Rif1ノックアウトにより、活性化される遺伝子クラスターにおいてはDNAメチル化の減少が観察された。④動物細胞Rif1タンパク質もG4構造に結合し、さらに、その効率のよい結合にはN端HEAT RepeatとC端ドメインの両者が必要である。
このようにRif1タンパク質は非コード領域に存在するG4DNA形成配列に、これが転写などによりG4構造を形成すると結合し、同時に複数のクロマチンに結合し束ねることにより複製や転写の機能ドメインの形成に貢献する可能性を提唱した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of conserved arginine residues on Cdt1 that affect licensing activity and interaction with Geminin or Mcm complex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhiying You, Koji L. Ode, Haruhiko Takisawa, and *Hisao Masai
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fork restart protein, PriA, binds around oriC after depletion of nucleotide precursors: Replication fork arrest near the replication origin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Nishito Y, *Masai H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 470 号: 3 ページ: 546-551
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.01.108
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epigenetic Regulation of the Blimp-1 Gene (Prdm1) in B Cells Involves Bach2 and Histone Deacetylase 3* (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka H
  • 雑誌名: JBC 巻: 291 号: 12 ページ: 6316-6330
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.713842
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Claspin recruits Cdc7 kinase for initiation of DNA replication in human cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Chi-Chun Yang, Masahiro Suzuki, Shiori Yamakawa, Syuzi Uno, Ai Ishii, Satoshi Yamazaki, Rino Fukatsu, Ryo Fujisawa, Kenji Sakimura3, Toshiki Tsurimoto, *Hisao Masai
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: TBA
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rif1はグアニン４重鎖構造を介して染色体に結合し、広範囲に複製を抑制する (2016)
  • 著者名/発表者名: 加納 豊、松本 清治、正井 久雄
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 34-no.3 ページ: 458-461
• [雑誌論文] CDC28 phosphorylates Cac1p and regulates the association of Chromatin Assembly Factor I with chromatin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Jeffery, D., Kakusho, N., You, Z., Gharib, M., Wyse, B., Drury, E., Weinreich, M., Thibault, P. Verreault, A., Masai, H. and *Yankulov, K.
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 14 号: 1 ページ: 74-85
  • DOI: 10.4161/15384101.2014.973745
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Definition of the transcription factor TdIF1 consensus binding sequence through genome-wide mapping of its binding sites. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Koiwai, Takashi Kubota, Nobuhisa Watanabe, Katsutoshi Hori, Osamu Koiwai and Hisao Masai
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 20 号: 3 ページ: 242-254
  • DOI: 10.1111/gtc.12216
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The DNA-Binding Domain of S. pombe Mrc1 (Claspin) Acts to Enhance Stalling at Replication Barriers. (2015)
  • 著者名/発表者名: Zech, J., Godfrey, E.L., Masai, H., Hartsuiker, E. and *Dalgaard, J.Z.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 7 ページ: e0132595-e0132595
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132595
  • 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] BTB-ZF Protein Znf131 Regulates Cell Growth of Developing and Mature T Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iguchi T, Aoki K, Ikawa T, Taoka M, Taya C, Yoshitani H, Toma-Hirano M, Koiwai O, Isobe T, Kawamoto H, Masai H, Miyatake S.
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 195 号: 3 ページ: 982-93
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1500602
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rif1 binds to G-quadruplexes and suppresses replication over long distances. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kanoh, Seiji Matsumoto, Rino Fukatsu, Naoko Kakusho, Nobuaki Kono, Claire Renard-Guillet, Koji Masuda, Keisuke Iida, Kazuo Nagasawa, Katsuhiko Shirahige, and *Hisao Masai
  • 雑誌名: Nature Struct. Mol. Biol. 巻: 22 号: 11 ページ: 889-897
  • DOI: 10.1038/nsmb.3102
  • 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] Rif1はグアニン4重鎖構造を形成するDNAを介して染色体へ結合し複製の開始を広範囲にわたり抑制する (2015)
  • 著者名/発表者名: 加納 豊、松本 清治、正井 久雄
  • 雑誌名: ライフサイエンス 新着論文レビュー 巻: -
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] NCOA4 Transcriptional Coactivator Inhibits Activation of DNA Replication Origins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bellelli, R., Castellone, M.D., Guida, T., Limongello, R., Dathan, N.A., Merolla, F., Cirafici, A.M., Affuso, A., Masai, H., Costanzo, V., Grieco, D., Fusco, A., Santoro, M., and Carlomagno, F.
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 55 号: 1 ページ: 123-137
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.04.031
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regulation and roles of Cdc7 kinase under replication stress. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamada, M., Masai, H., and Bartek, J.
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 13 号: 12 ページ: 1859-1866
  • DOI: 10.4161/cc.29251
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell cycle synchronization and flow cytometry analysis of mammalian cell. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa-Sugata, N. and Masai, H.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1170 ページ: 279-293
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-0888-2_13
  • ISBN: 9781493908875, 9781493908882
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ATM in prevention of genomic instability. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 13 号: 6 ページ: 882-883
  • DOI: 10.4161/cc.28216
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temporal and spatial regulation of eukaryotic DNA replication: from regulated initiation to genome-scale timing program. (2014)
  • 著者名/発表者名: Renard-Guillet, C., Kanoh, Y., Shirahige, K., and Masai, H.
  • 雑誌名: Seminars in Cell & Developmental Biology, 巻: 30 ページ: 110-120
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2014.04.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Interaction with G-quadruplex structures forms a basis for Rif1-mediated regulation of DNA replication, transcription and chromatin architecture (2015)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄、加納 豊、松本 清治、覺正 直子、深津 理乃、森山 賢治、河野 暢明、飯田 啓介、長澤 和夫、増田 晃士、Claire Renard-Guillet、白髭 克彦、山崎 聡志、吉沢 直子
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Roles of G-quadruplex structures in regulation of DNA replication. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai, Yutaka Kanoh, Taku Tanaka, Kenji Moriyama, Yumika Seki, Seiji Matsumoto, Rino Fukatsu, Naoko Kakusho, Satoshi Yamazaki, Yumeka Matsushima, Naoko Yoshizawa, Keisuke Iida, Kazuo Nagasawa
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Meeting EUKARYOTIC DNA REPLICATION & GENOME MAINTENANCE
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, New York,USA
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Interaction of Rif1 and G-quadruplex forms a basis of Rif1-mediated chromatin regulation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai, Rino Fukatsu, Naoko Kakusho, Yutaka Kanoh, Kenji Moriyama
  • 学会等名: The 8th international fission yeast meeting (Pombe2015)
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ゲノムDNA複製制御のメカニズム：生物種を超えた統一像と多様性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会 (パシフィコ横浜)ワークショップ
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of mammalian Mcm helicase complexes, (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai, You Zhiying, Koji L. Ode, Naoko Kakusho, Rino Fukatsu, and Haruhiko Takisawa
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会シンポジウム「ゲノムを支えるDNAヘリカーゼの動態を探求する新たな研究展開」
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] 染色体DNA複製プログラムの制御機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「染色体伝承の分子背景：複製から染色体分離まで」
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of DNA replication program in fission yeast and human cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai
  • 学会等名: Marco Foiani（Italy, Milan）教授の招聘により IFOM Foundation – F.I.R.C. Institute of Molecular Oncology Foundationで講演
  • 発表場所: Italia, Milan
  • 年月日: 2014-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Mrc1/Claspinの分子内相互作用による活性制御および新規機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄
  • 学会等名: 九州大学 大学院薬学研究院 招聘研究セミナー
  • 発表場所: 九州大学（福岡）
  • 年月日: 2014-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of replication program in fission yeast and human cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai
  • 学会等名: Peking University（特別招聘講演）
  • 発表場所: Peking University（中国）
  • 年月日: 2014-05-16
  • 招待講演
• [図書] The Initiation of DNA Replication in Eukaryotes "Rif1, a conserved chromatin factor regulating DNA replication, DNA repair and transcription." (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoko Yoshizawa, Satoshi Yamazaki, and *Hisao Masai
  • 総ページ数: 623
  • 出版者: Springer
• [図書] DNA Replication, Recombination, and Repair "DNA Replication Timing: Temporal and Spatial Regulation of Eukaryotic DNA Replication." (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayano, M., Matsumoto, S. and *Masai, H.
  • 総ページ数: 555
  • 出版者: Springer
• [図書] DNA Replication, Recombination and Repair: Molecular Mechanisms and Pathology (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoshi Hayano, Seiji Matsumoto and Hisao Masai
  • 出版者: Springer