転写ユニティー機構を構築する多因子間相互作用の網羅的解明

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 時空間的な多因子間相互作用の理解による転写ユニティー機構の解明
• 研究課題/領域番号: 21H05159
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 高橋 秀尚 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (30423544)
• 研究分担者: 西山 晃 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (80589664)
• 研究期間 (年度): 2021-08-23 – 2024-03-31
• キーワード: 転写 / RNAポリメラーゼII / メディエーター複合体

研究実績の概要

これまでの遺伝子発現制御の研究においては、核内で一連の転写のプロセスが連続反応によって進行し、RNAが合成されると考えられてきた。ところが、われわれの最近の研究によって、転写制御は従来考えられてきたようなモデルのみでは理解が困難であり、「転写プロセス全体が密な相互連携によって一体化（Unity: ユニティー）し、遺伝子発現を制御する機構」（転写ユニティー機構）の存在が強く示唆された。さらに、転写ユニティー機構では、転写制御因子（タンパク質、ゲノムDNA、RNAを含む）間における相互作用（多因子間相互作用と呼ぶ）によって転写プロセス全体が非常に密に連携し合っており、1つの転写プロセスが他の全ての転写プロセスに影響し得る一体化状態と考えられる。そこで本研究では、転写ユニティー機構における多因子間相互作用において重要な役割を果たすことが示唆されるメディエーター複合体に着目し、これらの因子の本機構における役割を解明し、転写ユニティー機構の分子メカニズムを明らかにする。さらに、多因子間相互作用による転写ユニティー機構を、分子から細胞、組織レベルまで解明する。

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

メディエーター複合体と相互作用する因子をin situビオチン化法によって網羅的に同定した。すると、RNA結合タンパク質や転写終結因子、スプライシング因子などが多く同定された。さらに、新生RNA鎖の産生を転写伸長阻害剤などの処理によって阻害すると、メディエーター複合体をハブとする多因子間相互作用も阻害されることがわかった。

今後の研究の推進方策

今後はメディエーター複合体を中心とした転写ユニティー機構を解明するために、多因子間相互作用を形成しない変異型なども用いて、転写ユニティー機構への影響を解明する。

研究成果

• [国際共同研究] Stowers Institute for Medical Research(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Stowers Institute for Medical Research
• [雑誌論文] The nuclear transcription factor, TAF7, is a cytoplasmic regulator of protein synthesis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Cheng D, Semmens K, McManus E, Chen Q, Meerzaman D, Wang X, Hafner M, Lewis A.B, Takahashi H, Devaiah N.B, Gegonne A, Singer S.D.
  • 雑誌名: Sci adv. 巻: 7(50) ページ: eabi5751
  • DOI: 10.1126/sciadv.abi5751.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] De novo ARF3 variants cause neurodevelopmental disorder with brain abnormality. (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Sasaki K, Sugie A, Nitta Y, Kimura T, Cinleti T, Iai M, Sengoku T, Ogata K, Suzuki A, Okamoto N, Iwama K, Tsuchida N, Uchiyama Y, Koshimizu E, Fujita A, Hamanaka K, Miyatake S, Mizuguchi T, Taguri M, Ito S, Takahashi H, Miyake N, Matsumoto N.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 31(1) ページ: 69-81
  • DOI: 10.1093/hmg/ddab224.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] De novo ATP1A3 variants cause polymicrogyria. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyatake S, Kato M, Kumamoto T, Hirose T, Takahashi H, Tanaka F, Ogata K, Ohtaka-Maruyama C, Matsumoto N.
  • 雑誌名: Sci adv. 巻: 7(13) ページ: eabd2368
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd2368.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] メディエーター複合体のコンポーネントMED26による新たな転写制御機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀文，高橋秀尚
  • 雑誌名: Seikagaku 巻: 93(6) ページ: 810-814
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: https://ycu-molecularbiology.jp/