セントロメア構成因子によるクロマチンネットワークの解析

2015 年度 実績報告書

• 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: 23114008
• 研究機関: 公益財団法人かずさＤＮＡ研究所
• 研究代表者: 舛本 寛 公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究部, 室長 (70229384)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 非コードDNA / サテライトDNA / セントロメア / ヘテロクロマチン / CENP-A / ヒストンアセチル化酵素 / CENP-B / Suv39h1

研究実績の概要

本研究では、多様なゲノム機能が非コードDNAを介して如何に連係しながら維持・制御されているかについて明らかにすることを目指した。具体的には、ヒト人工染色体を用いて染色体機能を構成的につくり出し、セントロメアと染色体諸機能との連係を統御するクロマチンネットワークの機構解明を目指して以下の研究を進めた。1. セントロメア機能構成因子の集合メカニズム： CENP-Bはセントロメア機能集合の指標であるCENP-Aと直接相互作用し、CENP-Aクロマチンを反復DNA上に安定化することを証明した（Fujita, Otake et al, 2015）。CENP-Aクロマチンの新規集合に関わるMis18複合体と相互作用するヒストンアセチル化酵素（KAT7）を同定した。KAT7の遺伝子破壊細胞ではセントロメアのCENP-A集合量が半減すること、KAT7の下流でリモデリング因子のRSF1が集合し、CENP-A集合と連動してヒストン交換反応が起ることを明らかにした（Ohzeki et al, 2016）。2. 構成的手法によるクロマチンネットワーク解析：人工染色体を用いて、セントロメア機能集合に関る因子とDNA複製や転写、損傷修復に関る因子との連係するクロマチンネットワークの解析を進め、転写や複製と共通するクロマチンオープン化に関るヒストン修飾酵素（HATs：MYSTs, P300, PCAF）やこれを抑制するヘテロクロマチン化修飾酵素（Suv39h1、HDACs）がセントロメア形成維持に対してもそれぞれ促進／抑制に関っていることを明らかにした (Shono et al, 2015) 。3. ネットワークのかく乱が引き起こす影響の解明：クロマチンネットワークをかく乱させた場合、染色体分配へ及ぼす影響について解析した。上記KAT7の遺伝子破壊株では細胞分裂時の染色体分配に不安定化を引き起こし，さらにヘテロクロマチン化を増強するH3K9me3化酵素Suv39h1の過剰発現では不安定化がより顕著になることを明らかにした（Ohzeki et al, 2016）。

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

• [国際共同研究] NIH, NCI(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NIH, NCI
• [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: エジンバラ大学
• [雑誌論文] KAT7/HBO1/MYST2 regulates CENP-A chromatin assembly by antagonizing Suv39h1-mediated centromere inactivation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohzeki, J., Shono, N., Otake, K., Martins, N.M.C., Kugou, K., Kimura, H., Nagase, T., Larionov, V., Earnshaw, W.C., *Masumoto, H.
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CENP-B box, a nucleotide motif involved in centromere formation, occurs in a New World monkey. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suntronpong, A., Kugou, K., Masumoto, H., Srikulnath, K., Ohshima, K., Hirai, K. and *Koga, A.
  • 雑誌名: Biology Letters 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1098/rsbl.2015.0817
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a novel HAC-based "gain of signal" quantitative assay for measuring chromosome instability (CIN) in cancer cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim JH, Lee HS, Lee NC, Goncharov NV, Kumeiko V, Masumoto H, Earnshaw WC, Kouprina N, Larionov V.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7 ページ: 14841-14856
  • DOI: 10.18632/oncotarget.7854.
  • 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] Epigenetic engineering shows that a human centromere resists silencing mediated by H3K27me3/K9me3. (2016)
  • 著者名/発表者名: Martins NMC, Bergmann JH, Shono N, Kimura H, Larionov V, Masumoto H and Earnshaw WC.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 巻: 27 ページ: 177-196
  • DOI: 10.1091/mbc.E15-08-0605.
  • 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] CENP-C and CENP-I are key connecting factors for kinetochore and CENP-A assembly. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shono N, Ohzeki J, Otake K, Martins NMC, Nagase T, Kimura H, Larionov V, Earnshaw WC, Masumoto H.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 128 ページ: 4572-4587
  • DOI: 10.1242/jcs.180786
  • 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] Stable complex formation of CENP-B with the CENP-A nucleosome (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujita R#, Otake K#, Arimura Y, Horikoshi N, Miya Y, Shiga T, Osakabe A, Tachiwana H, Ohzeki J, Larionov V, Masumoto H*, and Kurumizaka H*
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 43 ページ: 4949-4922
  • DOI: 10.1093/nar/gkv405
  • 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] Generation of a conditionally self-eliminating HAC gene delivery vector through incorporation of a tTAVP64 expression cassette. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kononenko A, Lee NC, Liskovykh M, Masumoto H, Earnshaw WC, Larionov V, Kouprina N.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 43 ページ: e57
  • DOI: 10.1093/nar/gkv124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] セントロメアへのCENP-Aとヘテロクロマチンの集合機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 舛本寛、大関淳一郎、庄野暢晃、大竹興一郎、久郷和人、岡崎孝映
  • 学会等名: 第33回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 松島一の坊、宮城
  • 年月日: 2016-01-12 – 2016-01-14
• [学会発表] セントロメアへのCENP-Aクロマチンとヘテロクロマチンの集合機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 舛本寛
  • 学会等名: 高等研プロジェクト第3回「クロマチン・デコーディング」研究会
  • 発表場所: 国際高等研、木津川
  • 年月日: 2015-12-19 – 2015-12-20
  • 招待講演
• [学会発表] 合成Alphoid DNAとtetO/tetR tethering sysytemを利用したCENP-B相互作用因子の探索と機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大竹興一郎、大関淳一郎、長瀬隆弘、山川央、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-03
• [学会発表] A M18BP1 binding protein HDP1 (HAT Domain Protein 1) positively regulates CENP-A assembly and antagonizes Suv39h1-mediated centromere inactivation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohzeki J、Shono N, Otake K, Kugou K, Kimura H, Nagase T, Larionov V, Earnshaw WC, Masumoto H
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [学会発表] 合成セントロメアDNAとtetO/tetRテザリングシステムを用いたセントロメアクロマチン集合機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 庄野暢晃、大関淳一郎、大竹興一郎、Martins NMC、長瀬隆弘、木村宏、Larionov V、Earnshaw WC、舛本寛
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [学会発表] 合成アルフォイドDNAによるヒト人工染色体作製：CENP-Aクロマチンとヘテロクロマチンの個別制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡崎孝映、山田和子、大竹興一郎、庄野暢晃、久郷和人、大関淳一郎、Larinov V、Earnshaw WC、舛本寛
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [学会発表] ChIP-seq法を用いたセントロメアタンパク質CENP-BとCENP-Aのヒト染色体上の分布の比較解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久郷和人、大関淳一郎、中戸隆一郎、白髭克彦、舛本寛
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-02 – 2015-12-02
• [学会発表] A Human Artificial Chromosome: a powerful tool for investigating the centromere/kinetochore assembly and a gene delivery vector. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masumoto H
  • 学会等名: The Future of Biomedicine 2015 conference
  • 発表場所: Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] DOJIN BIOSCIENCEシリーズ23「ゲノムを司るインターメア」、p69-85、（小林武彦編集） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大関淳一郎、舛本寛
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: 化学同人
• [備考] セントロメアの構造形成に関わる、新たな進化的発見が得られました。
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0509_03.html
• [備考] ヒト人工染色体（HAC）を用いて染色体の不安定化をスクリーニングする新たな方法を考案しました。
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0509_02.html
• [備考] セントロメア構造の形成維持機構に関する、新たな知見が得られました
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2016/0509.html
• [備考] 染色体分配に関わるセントロメア・キネトコアの構造とこれを維持する機構をつなぐ、新たな知見・・
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2015/1111.html
• [備考] セントロメア構造の安定維持機構に関する、新たな知見が得られました。
  • URL: http://www.kazusa.or.jp/j/information/re_info/2015/0507_02.html