• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2019 年度 実績報告書

ポリコム群による抑制ドメインの複製機構の解明

計画研究

研究領域多様かつ堅牢な細胞形質を支える非ゲノム情報複製機構
研究課題/領域番号 19H05745
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

古関 明彦  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (40225446)

研究分担者 遠藤 高帆  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 上級研究員 (40384862)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワードポリコム群 / クロマチン複製 / DNA複製 / DNAメチル化
研究実績の概要

ポリコム群による抑制が、分裂後の細胞へ伝達されるメカニズムは今も未知である。ポリコム群のひとつEPCが、DNA複製メカニズムとカップルし、DNA メチル化維持、複製後ヌクレオソーム再構築メカニズムとリンクすることを見出し、この問題解決へのひとつの入り口を与えた。一方、DNA複製とカップルするDNAメチル化維持メカニズムとポリコム群による抑制がリンクすることも明らかにしてきた。本研究では、DNA メチル化維持メカニズムとポリコム群の再構築過程はどのように機能的にリンクするのか?、及び、ヌクレオソーム再構築メカニズムとポリコム群再構築過程の間の機能的にリンクするのか?という問いに挑戦する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

哺乳類ポリコム群であるEPC1/2は、いわゆるPRC1にもPRC2にも含まれないオーファンポリコムとして位置づけられている。最初に、EPC1/2が構成する複合体を免疫沈降と質量分析解析によって明らかにした。NuA4複合体、INO80複合体、コヒーシン複合体などとつよく結合する他、DNA複製フォークの構成要素とも結合することが明らかになった。さらに、免疫染色により核内局在を調べると、DNA複製フォークに強く局在することが見出された。EPC1/2を二重に欠損するES細胞(EPC1/2-dKO ES細胞)を作成して、その機能発現メカニズムを解析した。EPC1/2-dKO状態を薬剤依存的に誘導するとES細胞は増殖が顕著に遅くなり、G2M期→G1期の移行が障害されること、複製フォークの進行が遅くなり結果としてS期の細胞が顕著に減少することを見出した。 DNA複製フォークにおいて、EPC1/2がどの様に作用するかを明らかにするために、野生型とEPC1/2-dKO ES細胞を用いて、新生クロマチンを捕獲し質量分析を行った。UHRF1などのエピジェネティック因子、ヒストンシャペロンなど複製フォークへの結合が低下していることが明らかになった。それに伴い、複製後のヌクレオソーム形成の低下、DNAメチル化の低下が観察された。それにリンクして、セントロメア近傍のヘテロクロマチン形成が障害され、染色体分配に以上が生じることを見出した。DNAメチル化低下やヘテロクロマチンタンパク群の低下、ヌクレオソーム形成などの異常により、セントロメア機能が障害され、G2M期→G1期の移行障害がおこると考えられた。EPC1/2は、複製フォークで作用し、クロマチン複製に寄与するメカニズムであることが示された。

今後の研究の推進方策

EPC1/2が、クロマチン複製に必須の因子であることは明らかになったが、これらがどのようにポリコム群機能の制御に寄与するのかは未知である。この埋められていないギャップに当てはまる候補として、DNMT1/NP95 (UHRF1)を見出してきた。これらは、複製フォークに結合し、DNAメチル化の維持に寄与するタンパク複合体として同定してきたものだが、同時にヒストンにリンクする様々なクロマチン制御に寄与することも見出してきた。実際、EPC1/2の欠損により、DNMT1/UHRF1の複製フォークへのリクルートメントは大きく損なわれる。また、DNMT1の欠損により、ポリコム群の標的遺伝子群への結合も大きく損なわれることを見出してきた。今後、DNMT1/UHRF1の複製フォークが、ポリコム群に作用するメカニズムを中心に解析を進めていく。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Synergy between Variant PRC1 Complexes Defines Polycomb-Mediated Gene Repression2019

    • 著者名/発表者名
      Fursova Nadezda A.、Blackledge Neil P.、Nakayama Manabu、Ito Shinsuke、Koseki Yoko、Farcas Anca M.、King Hamish W.、Koseki Haruhiko、Klose Robert J.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 74 ページ: 1020~1036.e8

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2019.03.024

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polycomb Repressive Complex 1 Controls Maintenance of Fungiform Papillae by Repressing Sonic Hedgehog Expression2019

    • 著者名/発表者名
      Bar Carmit、Cohen Idan、Zhao Dejian、Pothula Venu、Litskevitch Anna、Koseki Haruhiko、Zheng Deyou、Ezhkova Elena
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 28 ページ: 257~266.e5

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.06.011

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] KDM2 proteins constrain transcription from CpG island gene promoters independently of their histone demethylase activity2019

    • 著者名/発表者名
      Turberfield Anne H、Kondo Takashi、Nakayama Manabu、Koseki Yoko、King Hamish W、Koseki Haruhiko、Klose Robert J
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 47 ページ: 9005~9023

    • DOI

      10.1093/nar/gkz607

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phc2 controls hematopoietic stem and progenitor cell mobilization from bone marrow by repressing Vcam1 expression2019

    • 著者名/発表者名
      Bae Joonbeom、Choi Sang-Pil、Isono Kyoichi、Lee Ji Yoon、Park Si-Won、Choi Chang-Yong、Han Jihye、Kim Sang-Hoon、Lee Han-Hyoung、Park Kyungmin、Jin Hyun Yong、Lee Suk Jun、Park Chung-Gyu、Koseki Haruhiko、Lee Young Sik、Chun Taehoon
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-019-11386-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] KDM2B in polycomb repressive complex 1.1 functions as a tumor suppressor in the initiation of T-cell leukemogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Isshiki Yusuke、Nakajima-Takagi Yaeko、Oshima Motohiko、Aoyama Kazumasa、Rizk Mohamed、Kurosawa Shuhei、Saraya Atsunori、Kondo Takashi、Sakaida Emiko、Nakaseko Chiaki、Yokote Koutaro、Koseki Haruhiko、Iwama Atsushi
    • 雑誌名

      Blood Advances

      巻: 3 ページ: 2537~2549

    • DOI

      10.1182/bloodadvances.2018028522

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] PRC2.1 and PRC2.2 Synergize to Coordinate H3K27 Trimethylation2019

    • 著者名/発表者名
      Healy Evan、Mucha Marlena、Glancy Eleanor、Fitzpatrick Darren J.、Conway Eric、Neikes Hannah K.、Monger Craig、Van Mierlo Guido、Baltissen Marijke P.、Koseki Yoko、Vermeulen Michiel、Koseki Haruhiko、Bracken Adrian P.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 76 ページ: 437~452.e6

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2019.08.012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chromatin and epigenetics in development: a Special Issue2019

    • 著者名/発表者名
      Bruneau Benoit G.、Koseki Haruhiko、Strome Susan、Torres-Padilla Maria-Elena
    • 雑誌名

      Development

      巻: 146 ページ: 185025~185025

    • DOI

      10.1242/dev.185025

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Proteasomal regulation of variant PCGF1-PRC1 contributes to activation of Polycomb target genes via self-ubiquitination2020

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      U Tokyo's LSBM Symposium 2020 in Hakone
  • [学会発表] The role for enhancer of polycomb in chromatin replication and epigenetic inheritance2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      3rd RIKEN IMS-Stanford ISCBRM Joint Symposium
    • 招待講演
  • [学会発表] Variant PRC1 in cellular differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Variant PRC1 in cellular differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      Keble College
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Variant PCGF1-PRC1 is linked to proteasomal pathway to activate Polycomb target genes during development2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 哺乳類ポリコム群による発生過程の制御 Variant PRC1 in cellular differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      日本遺伝学会第91回大会
  • [学会発表] ポリコム、分化、複製2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      新学術領域「多様かつ堅牢な細胞形質をさせる非ゲノム情報複製機構」第1回領域会議
  • [学会発表] 疾患生物学:マウスからヒトへどう読み替えるか?2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Koseki
    • 学会等名
      千葉大学消化器内科セミナー
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi