ヘテロクロマチン構造形成の分子機構

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 遺伝子制御の基盤となるクロマチンポテンシャル
• 研究課題/領域番号: 18H05532
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 中山 潤一 基礎生物学研究所, クロマチン制御研究部門, 教授 (60373338)
• 研究分担者: 小布施 力史 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (00273855)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: ヘテロクロマチン / HP1 / ヒストン修飾 / 転写制御

研究実績の概要

本研究では、ヘテロクロマチン構造形成の分子機構の解明を目指して以下の研究を実施した。
【１】HP1によるヘテロクロマチン制御（中山）：ヘテロクロマチン形成におけるHP1アイソフォームの機能分担を明らかにするため、分裂酵母のChp2に着目して解析を進めた。これまでにChp2がCSD近傍領域を介してDNAに結合することを明らかにした。本年度は、Chp2のDNA結合能に関与する領域を特定し、その領域に変異を入れた変異Chp2を発現させた分裂酵母株では、ヘテロクロマチンに異常が起きることを明らかにした。
【２】増殖・分化のスイッチング過程におけるクロマチンの構造変換（中山・小布施）：分裂酵母の胞子形成について、昨年度までに代表的なヒストン修飾の局在パターンを明らかにした。本年度はさらにゲノムワイドなChIP-seq解析を進め、特徴的なヌクレオソームの局在パターンと、RNAポリメラーゼIIの局在を明らかにした。これらの結果より、胞子特異的なヒストン修飾のパターンは、転写とは別の機構で規定されている可能性が示唆された。ES細胞に関しては、これまでに、不活性X染色体に局在する機能未知のHP1結合因子、HBiX2、HBiX3を同定した。本年度は、HBiX2のC末端側がSMCHD1、HP1への結合と、不活性X染色体の局在に必要なことを見出した。HBiX2はN末端側でHDAC複合体と結合することから、この酵素活性がC末端側の機能により不活性化X染色体に濃縮されることにより、不活性X染色体特異的な抑制型ヒストン修飾の維持や伝搬をしていることが示唆された。また、HP1-betaのde novo突然変異をヘテロでもつ発達障害、自閉症を示す患者を見出した。プロテオミクス解析から、HP1-betaのクロマチン結合が減退していたことから、ドミナントネガティブな機構により障害を引き起こしていることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Aberdeen(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Aberdeen
• [国際共同研究] Childrens Hospital of Philadelphia(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Childrens Hospital of Philadelphia
• [国際共同研究] Institut Curie(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Institut Curie
• [雑誌論文] Regulation of the SUV39H Family Methyltransferases: Insights from Fission Yeast (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Rinko、Nakayama Jun-ichi
  • 雑誌名: Biomolecules 巻: 13 ページ: 593～593
  • DOI: 10.3390/biom13040593
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Researchers support preprints and open access publishing, but with reservations: A questionnaire survey of MBSJ members (2023)
  • 著者名/発表者名: Ide Kazuki、Nakayama Jun‐ichi
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/gtc.13015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inner nuclear membrane proteins Lem2 and Bqt4 interact with different lipid synthesis enzymes in fission yeast (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirano Yasuhiro、Kinugasa Yasuha、Kubota Yoshino、Obuse Chikashi、Haraguchi Tokuko、Hiraoka Yasushi
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/jb/mvad017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Polycomb repressive complexes 1 and 2 are each essential for maintenance of X inactivation in extra-embryonic lineages (2023)
  • 著者名/発表者名: Masui Osamu、Corbel Catherine、Nagao Koji、Endo Takaho A.、Kezuka Fuyuko、Diabangouaya Patricia、Nakayama Manabu、Kumon Mami、Koseki Yoko、Obuse Chikashi、Koseki Haruhiko、Heard Edith
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 25 ページ: 134～144
  • DOI: 10.1038/s41556-022-01047-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] RNaseH2A downregulation drives inflammatory gene expression via genomic DNA fragmentation in senescent and cancer cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Sho Sugawara, Ryo Okada, Tze Mun Loo, Hisamichi Tanaka, Kenichi Miyata, Masatomo Chiba, Hiroko Kawasaki, Kaoru Katoh, Shizuo Kaji, Yoshiro Maezawa, Koutaro Yokote, Mizuho Nakayama, Masanobu Oshima, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Satoshi Nagayama, Keiyo Takubo, Akira Nakanishi, Masato T Kanemaki, Eiji Hara, Akiko Takahashi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 ページ: 1420～1420
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04369-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] テトラヒメナのゲノム削減は複数のHP1様タンパク質の協調的作用により制御される (2022)
  • 著者名/発表者名: 片岡 研介、Olivera Valentirovic 、吉村 ゆり子、Eliot Geraud、西本 裕希、中川 れい子、谷 直紀、望月 一史、中山 潤一
  • 学会等名: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] 分裂酵母における胞子クロマチン構造の網羅的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 亜紀、中川 れい子、大川 恭行、中山 潤一
  • 学会等名: 第54回酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] Distinct biochemical properties of two HP1 proteins in fission yeast (2022)
  • 著者名/発表者名: Anisa Fitri Rahayu, Yuriko Yoshimura, Reiko Nakagawa, Aki Hayashi, Jun-ichi Nakayama
  • 学会等名: 第95回 日本生化学会大会
• [学会発表] 分裂酵母ヒストンメチル化酵素Clr4の活性制御機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 亜紀、中川 れい子、大川 恭行、中山 潤一
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Distinct biochemical properties of two HP1 proteins in fission yeast (2022)
  • 著者名/発表者名: Anisa Fitri Rahayu, Yuriko Yoshimura, Reiko Nakagawa, Aki Hayashi, Jun-ichi Nakayama
  • 学会等名: 24th EMBL PhD Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母の胞子におけるヒストン修飾の網羅的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 亜紀、中川 れい子、大川 恭行、中山 潤一
  • 学会等名: 第40回 染色体ワークショップ・第21回 核ダイナミクス研究会
• [学会発表] テトラヒメナのゲノム削減は複数のHP1様タンパク質の協調的作用により制御される (2022)
  • 著者名/発表者名: 片岡 研介、Olivera Valentirovic、吉村 ゆり子、Eliot Geraud、西本 裕希、中川 れい子、谷 直紀、望月 一史、中山 潤一
  • 学会等名: 第40回染色体ワークショップ・第21回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] Mechanisms regulationg Clr4/SUV39H histone methyltransferase activity (2022)
  • 著者名/発表者名: Rinko Nakamura, Yuriko Yoshimura, Reiko Nakagawa, Jun-ichi Nakayama
  • 学会等名: Japan-UK Regulation through Chromatin Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] RNA polymerase II Ser7リン酸化は、転写と共役したヌクレオソーム弛緩・再構築を促進して転写一時停止を安定化する (2022)
  • 著者名/発表者名: 梶谷 卓也、加藤 太陽、沖 昌也、木村 宏、大川 恭行、小布施 力史、Hermand Damien、Lis John、村上 洋太
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] ピゲノムとヘテロクロマチン構造構築に働きかけるHP1結合タンパク質 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小布施 力史、 磯部 真也、佐渡 敬、長尾 恒治
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Replication dynamics identifies the folding principles of the inactive X chromosome (2022)
  • 著者名/発表者名: Rawin Poonperm, Saya Ichihara, Hisashi Miura, Akie Tanigawa, Koji Nagao, Chikashi Obuse, Takashi Sado, Ichiro Hiratani
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] ポリコーム複合体PRC1とPRC2はマウス胚体外組織におけるＸ染色体不活性化の維持に必須である (2022)
  • 著者名/発表者名: 増井 修、Corbel Catherine、長尾 恒治、遠藤 高帆、毛塚 芙由子、小布施 力史、Heard Edith、古関 明彦
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] PCGF6-PRC1 は着床後胚においてＸ染色体不活性化を安定に保つ役割を持つ (2022)
  • 著者名/発表者名: 増井 修、長尾 恒治、信賀 順、遠藤 高帆、毛塚 芙由子、小布施 力史、古関 明彦
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] PHIP/ICEN4 regulates centromere via CENP-B (2022)
  • 著者名/発表者名: arinela Perpelescu, Chikashi Obuse, Hiroshi Masumoto, Masato Kanemaki, Hiroshi Kimura
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会