核内構造体とのインタープレイによるクロマチン動構造の制御

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 動的クロマチン構造と機能
• 研究課題/領域番号: 25116009
• 研究機関: 公益財団法人がん研究会
• 研究代表者: 斉藤 典子 公益財団法人がん研究会, がん研究所 がん生物部, 部長 (40398235)
• 研究分担者: 原田 昌彦 東北大学, 農学研究科, 准教授 (70218642)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: クロマチン動構造 / 核内構造 / 核骨格 / 画像解析 / 非コードRNA

研究実績の概要

細胞核内において、クロマチンは核小体や核骨格を含む様々な構造体に囲まれ、これらとの相互作用により制御されている。核内構造体は、RNAと核内タンパク質群からなる超分子複合体で、その形成の本体は液体相分離という物理的現象であることが提唱されてきている。核内に特定因子が凝集しやすいこの現象は、転写を含む核内事象を促進する半面、アグリゲートとして機能破たんしやすいリスクも反映している。本研究では、核内構造体とクロマチンの相互作用がいかにクロマチンを制御するか、すなわち高次元でのクロマチン制御機構を理解することを目的とした。核小体は、NOR(Nucleolus organizer region)と呼ばれるリボソームDNAが高度に反復する遺伝子座からのリボソームRNAの転写を中心に形成される。本研究では、siRNAライブラリーを用いたハイコンテントスクリーニングにより、核小体の形成や維持に関与する候補因子群を同定した。詳細な検討を行った結果、リボソームタンパク質(RP)群のうち特定のものが核小体に重要であることを見出した。RPのノックダウン細胞における核小体の形態変化の度合いを、機械学習を用いた画像解析法（wndchrm）により定量化した。さらに、RPのノックダウンがrRNAの転写やrDNAの核内配置、細胞増殖などにどのように影響するかを調べた。また、RPが核小体のもつ液相分離の性質にどのように寄与するかを、蛍光一分子観察により調べた。
また、アクチンファミリータンパク質が、細胞核内構造形成とクロマチン構造形成の両者に関わることに着目し、遺伝子発現制御やクロマチン構造への寄与について調べた。さらに、アクチンファミリータンパク質に特異的に結合阻害する、二重環状ペプチドを用いた機能解析実験系の確立につとめた。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NIH
• [国際共同研究] Institute of Molecular Genetics(チェコ)
  • 国名: チェコ
  • 外国機関名: Institute of Molecular Genetics
• [国際共同研究] LMU München(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: LMU München
• [国際共同研究] FMI(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: FMI
• [雑誌論文] Ki-67 and condensins support the integrity of mitotic chromosomes through distinct mechanisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Takagi Masatoshi、Ono Takao、Natsume Toyoaki、Sakamoto Chiyomi、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko、Kanemaki Masato T.、Hirano Tatsuya、Imamoto Naoko
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 ページ: 212092～212092
  • DOI: 10.1242/jcs.212092
  • 査読あり
• [雑誌論文] The 4D nucleome in Krak?w - Prospects for an emerging field (2017)
  • 著者名/発表者名: Dobrucki Jurek、Saitoh Noriko
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 8 ページ: 447～448
  • DOI: 10.1080/19491034.2017.1347243
  • 国際共著
• [雑誌論文] Condensin II plays an essential role in reversible assembly of mitotic chromosomes in situ (2017)
  • 著者名/発表者名: Ono Takao、Sakamoto Chiyomi、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko、Hirano Tatsuya
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 28 ページ: 2875～2886
  • DOI: 10.1091/mbc.E17-04-0252
  • 査読あり
• [雑誌論文] クロマチンを制御するノンコーディングRNA (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本達郎、中尾光善、斉藤典子.
  • 雑誌名: 医学書院 「生体の科学」 巻: 68 ページ: 215～219
• [雑誌論文] SUMO modification system facilitates the exchange of histone variant H2A.Z-2 at DNA damage sites (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuto Atsuhiko、Ikura Masae、Ikura Tsuyoshi、Sun Jiying、Horikoshi Yasunori、Shima Hiroki、Igarashi Kazuhiko、Kusakabe Masayuki、Harata Masahiko、Horikoshi Naoki、Kurumizaka Hitoshi、Kiuchi Yoshiaki、Tashiro Satoshi
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 9 ページ: 87～94
  • DOI: 10.1080/19491034.2017.1395543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multivalent binding of PWWP2A to H2A.Z regulates mitosis and neural crest differentiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Punzeler Sebastian、Link Stephanie、Takahashi Daisuke、Kusakabe Masayuki、Vardabasso Chiara、Zink Lisa M、Harata Masahiko、Rupp Ralph AW、Hake Sandra Bほか
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 36 ページ: 2263～2279
  • DOI: 10.15252/embj.201695757
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative regulation of histone variant H2A.Z during cell cycle by ubiquitin proteasome system and SUMO-targeted ubiquitin ligases (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Daisuke、Orihara Yuki、Kitagawa Saho、Kusakabe Masayuki、Shintani Takahiro、Oma Yukako、Harata Masahiko
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 81 ページ: 1557～1560
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1326087
  • 査読あり
• [学会発表] 再発乳がんの活性染色体ドメインに関わるエレノアノンコーディングRNA (2018)
  • 著者名/発表者名: 斉藤典子
  • 学会等名: 第２回富山RNAワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 乳がんと細胞核のかたち (2018)
  • 著者名/発表者名: 斉藤典子
  • 学会等名: 新学術領域「動的クロマチン構造と機能」一般公開シンポジウム 遺伝子研究の最前線 ミクロの世界に秘められた生命に謎にせまる
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチン構造形成におけるH2A.Zの機能とその進化的保存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田昌彦
  • 学会等名: 第5回ヒストンバリアント研究会
  • 招待講演
• [学会発表] G-アクチン結合性二重環状ペプチドを用いた細胞核内アクチンの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平塚 晶吾、町田 奈々子、秋山 祐亮、Christian Heinis、Bertoldo Davide、原田 昌彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] 細胞核構造維持と遺伝子発現制御における核内F-アクチンの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 髙橋祐人、山本浩志、山崎祥他、原田昌彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] 遺伝学的相補実験系を用いた変異H2A.Zの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 成宮巧、日下部将之、堀越直樹、奥裕之、高橋大輔、胡桃坂仁志、原田昌彦
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会
• [学会発表] A new method to analyze histone dynamics using permeabilized cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Tachiwana, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Noriko Saitoh
  • 学会等名: NCU Global Young Investigator Forum 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A cluster of nuclear long non-coding RNAs defines an active chromatin domain in recurrent breast cancer cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, N.
  • 学会等名: Wellcome Trust Centre for Cell Biology, Institute of Cell Biology Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Non-coding RNAs involved in active chromatin domain in breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Abdalla, M.O., Fujiwara, S., Tomita, S., Nakao, M., and Saitoh, N.
  • 学会等名: HMGU-Japan Epigenetics and Chromatin Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Eleanor non-coding RNA defines the active ESR1 chromatin domain in breast cancer recurrence (2017)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, N
  • 学会等名: 43rd Naito Conference on “Noncoding RNA: Biology, Disease, & Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Active topologically associating domain is formed with non-coding RNA Eleanors in the breast cancer nucleus (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Abdalla, MO., Nakao, M., and Saitoh, N.
  • 学会等名: Second international meeting on SMC proteins: Chromosomal organizers from bacteria to human
  • 国際学会
• [学会発表] A cluster of non-coding RNAs, Eleanors determine the active chromatin domain in breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Abdalla, MO. Fujiwara, S., Tomita, S., Nakao,M., and Saitoh, N
  • 学会等名: 4D Nucleome: The Cell Nucleus in Space and Time
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 活性染色体ドメインに関する核内長鎖ノンコーディングRNA (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤典子、山本達郎、モハメドオサマアブダラ、藤原沙織、冨田さおり、前原一満、大川恭行、立和名博昭、中尾光善
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会 ワークショップ2PW16「クロマチンとノンコーディングRNAが織りなすヌクレオーム制御」
  • 招待講演
• [学会発表] Eleanor non-coding RNAs form the active chromatin domain in breast cancer recurrence (2017)
  • 著者名/発表者名: Saitoh,N., Eleanor non-coding RNAs form the active chromatin domain in breast cancer recurrence. T., Fujiwara, S., Tomita，S. and Nakao, M.
  • 学会等名: The 76th Annual Meeting of the Japanese Cancer Associatio
• [学会発表] エピジェネティクスに関わるノンコーディングRNA Eleanor (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤 典子
  • 学会等名: 第５回X染色体研究会
• [学会発表] Formation of the membrane-less nuclear organelle, the nucleolus (2017)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, N., Matsumori, H., Haraguchi, T., Ito. Y., Tokunaga, M., Sogawa, K., Nakao, M.
  • 学会等名: The 40th Annual Meeting of the Japan neuroscience Society. Symposium; Pathological function of organelles associated with RNA in a nervous system
  • 招待講演
• [学会発表] 核小体の構造維持と物性に関わる60Sリボソームタンパク質 (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤典子
  • 学会等名: 日本大学文理学部生命科学科セミナー 細胞核機能の発現と制御
  • 招待講演
• [学会発表] 乳がん細胞でノンコーディングRNA群により規定される活性染色体ドメイン (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤典子、山本達郎、モハメドオサマアブダラ、藤原沙織、冨田さおり、前原一満、大川恭行、中尾光善
  • 学会等名: 第11回日本エピジェネティクス研究会年会 エピゲノムはどこまで操れるようになったか
  • 招待講演
• [学会発表] Nuclear actin family proteins: their contribution to functional organization in the nucleus (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Harata
  • 学会等名: 4D Nucleome: The Cell Nucleus in Space and Time
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞分化における核内アクチンの機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山吟司、山本浩志、山崎祥他、十川久美子, 、徳永万喜洋 、原田昌彦
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部 第83回例会
• [学会発表] 出芽酵母および脊椎動物のヒストンバリアントH2A.Zの進化的保存性解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北川紗帆、日下部将之、奥裕之、高橋大輔、成宮巧、中林悠、関政幸、原田昌彦
  • 学会等名: 第38回日本生化学会東北支部例会
• [学会発表] DNA 損傷依存的な姉妹染色分体間接着確立における核膜孔複合体の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 折原 行希，尾間 由佳子，小西 辰則，原田 昌彦
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] アクチンに高親和結合するbicyclic peptideの生細胞への導入と機能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 町田奈々子、秋山祐亮、村上寛和、Christian Heinis、Bertoldo Davide、山崎祥他、原田昌彦
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] HISTONE VARIANT H2A.Z AND THE CELL CYCLE: ITS QUANTITATIVE REGULATION AND ROLES IN CHROMOSOME SEGREGATION (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takahashi, Yuki Orihara, Saho Kitagawa, Masayuki Kusakabe, Masahiko Harata
  • 学会等名: 25th Wilhelm Bernhard Workshop on the nucleus
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of actin family proteins in the organization of functional structures within the nucleus (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Harata
  • 学会等名: 25th Wilhelm Bernhard Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SUMO依存性ユビキチンライゲースによる新規H2A.Z量的制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋大輔、日下部将之、北川紗帆、尾間由佳子、原田昌彦
  • 学会等名: 第2回 クロマチン動構造ワークショップ （クロマチン動構造第５回班会議）
• [学会発表] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Takahashi , M. Kusakabe , S. Kitagawa , T. Narimiya, Y. Oma, M. Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis and operation of the actin family proteins in INO80 chromatin remodeling complex using bicyclic peptide (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Akiyama、Yuichirou Takahashi、Nanako Machida、Kazuhiro Murakami、Christian Heinis、Masahiko Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Stage2
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of Nuclear-actin in Cell Differentiation (2017)
  • 著者名/発表者名: G. Yokoyama, K. Yamamoto, S. Yamazaki, K. Sogawa, M. Tokunaga, M. Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of bicyclic peptide for analyzing function of nuclear G-actin (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Machida, Y. Akiyama, H. Murakami, C. Heinis, B. Davide, S. Yamazaki, M. Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
  • 国際学会
• [学会発表] Analyses of molecular evolution of the histone variant H2A.Z (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kitagawa, M. Kusakabe, H. Oku, D. Takahashi, T. Narimiya, Y. Nakabayashi, M. Seki, M. Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
  • 国際学会
• [学会発表] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takahashi, Masayuki Kusakabe, Saho Kitagawa, Takumi Narimiya, Shogo Hiratsuka, Yukako Oma, Masahiko Harata
  • 学会等名: 1st HMGU-Japan Mini Symposium “Epigenetics and Chromatin”
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of histone- and actin-families in the organization of chromatin and the cell nucleus (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Harata
  • 学会等名: 1st Munchen-Japan Mini Symposium“Chromatin Structure and Function”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takahashi, Masayuki Kusakabe, Saho Kitagawa, Takumi Narimiya, Shogo Hiratsuka, Yukako Oma, Masahiko Harata
  • 学会等名: EMBO Workshop, Histone variants: Molecular functions in health and disease
  • 国際学会
• [学会発表] Functional analysis of H2A.Z and its mutants by genetic complementation of gene knockout cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Kusakabe, Naoki Horikoshi, Koich Sato, Yuka Mizutani, Takumi Narimiya、Daisuke Takahash, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
  • 学会等名: Histone variants: Molecular functions in health and disease
  • 国際学会
• [学会発表] DNA損傷誘導的な姉妹染色分体接着における核膜孔複合体の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、折原行希、小西辰則、堀籠智洋、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第50回研究報告会
• [学会発表] ヒストンバリアントH2A.Zをめぐる動的クロマチン構造とその進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田昌彦
  • 学会等名: 平成２９年度遺伝研研究会 エピジェネティクスの基盤となるクロマチン・細胞核の動的構造変換
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞周期におけるヒストンバリアントH2A.Zの量的制御と染色体分配への関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋 大輔、日下部 将之、北川 紗帆、尾間 由佳子、原田 昌彦
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] エピジェネティクスへのアクチンファミリーの関与；環状ペプチドを用いた解析と人為的制御の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山祐亮, 高橋裕一朗, 村上寛和,町田奈々子, Christian Heinis, 原田昌彦
  • 学会等名: Conbio2017
• [学会発表] Roles of actin family proteins in the organization of functional structures of the nucleus (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Harata
  • 学会等名: ConBio2017
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチンリモデリング複合体の機能制御に向けたアクチンファミリー結合ペプチドの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 町田奈々子 、秋山祐亮、村上寛和、Christian Heinis、Bertoldo Davide、山崎祥他、原田昌彦
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] 遺伝学的相補実験系を用いた変異H2A.Zの機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 成宮巧、日下部将之、堀越直樹、奥裕之、高橋大輔、胡桃坂仁志、原田昌彦
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ
• [学会発表] Functional analysis of histone variant H2A.Z using gene knockout cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Narimiya, Masayuki Kusakebe, Naoki Horikoshi, Hiroyuki Oku,Daisuke Takahashi, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Stage2
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of histone dynamics using permeabilized cells and in vitro reconstituted histone complexes (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Tachiwana, Hiroshi Kimura, Noriko Saitoh, Hitoshi Kurumizaka
  • 学会等名: 1st Munchen-Japan Mini Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 透過性細胞を用いたヒストンのダイナミクス解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭、木村宏、胡桃坂仁志、斉藤典子
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ
• [学会発表] 透過性細胞と再構成ヒストン複合体によるヒストン動態の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 立和名博昭、原田哲仁、大川恭行、木村宏、斉藤典子、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [図書] ナノバイオ・メディシン (2017)
  • 著者名/発表者名: 宇理須 恒雄、佐久間 哲史、高田 望、竹中 繁織、小澤 岳昌、吉村 英哲、胡桃坂 仁志、越阪部 晃永、原田 昌彦、束田 裕一、宮成 悠介、塩見 美喜子、大西 遼
  • 総ページ数: 232
  • 出版者: 近代科学社
  • ISBN: 9784764950283
• [備考] 公益財団法人がん研究会がん研究所
  • URL: http://www.jfcr.or.jp/laboratory/department/cancer_biology/index.html
• [備考] 東北大学大学院農学研究科・農学部 分子生物学分野
  • URL: http://www.harata-lab.org/