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2015 年度 実施状況報告書

細胞核内アクチンの人為的操作に基づく遺伝子初期化機構の理解と制御技術基盤の創出

研究課題

研究課題/領域番号 15K14706
研究機関東北大学

研究代表者

原田 昌彦  東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70218642)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードクロマチン / 核内アクチン / クロマチンリモデリング / 遺伝子発現
研究実績の概要

エピジェネティック制御による遺伝子発現の分子基盤として、クロマチンの構造とクロマチン核内空間配置が知られている。たとえば、遺伝子初期化による分化多能性獲得には、核内のアクチン繊維の形成が必要であることも報告されている。これまでに我々は、核内にアクチン繊維を人為的に誘導することができることを見出した。さらに、OCT4などの転写因子の発現に、核内のアクチン繊維形成が関与していることを見いたしている。これらの結果は、核内アクチンの人為的な形成が、遺伝子初期化機構の理解に有用であると同時に、核内アクチン形成を制御することによってその機構を人為的に制御できる可能性を示唆している。当該年度は、まず、核内のアクチン繊維を人為的に操作する方法の確立を目指した。その結果、変異型アクチンを利用することにより、異なった程度の核内アクチン繊維を人為的に形成することに成功した。さらに、この実験系を用いて、核内アクチン繊維が、遺伝子発現やシグナル伝達に及ぼす影響について解析を行った。その結果、核内のアクチン繊維がクロマチンと相互作用すること、また核内アクチン繊維の形成によって、Wnt/beta-cateninシグナル伝達にも影響を及ぼすことが見出された。Wnt/beta-cateninシグナルは、遺伝子初期化や細胞分化にも重要な役割を果たすことが知られている。本研究の結果は、遺伝子初期化機構の新しいメカニズムの解明につながると共に、その操作についても新しい知見を与えるものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

細胞核内に人為的にアクチン繊維を形成する実験系を確立した。さらに、この実験系を用いて、核内アクチン繊維が、クロマチン構造形成のみでなく、シグナル伝達にも関与することを示すことができた。

今後の研究の推進方策

本研究によって確立した、細胞核内に人為的にアクチン繊維を形成する実験系を用いて、遺伝子初期化機構の一端を明らかにすることを目指すと共に、この実験系を、再生医療などに応用する基盤の確立を目指す。

次年度使用額が生じた理由

細胞核内のアクチンフィラメントがシグナル伝達に関与するという新たな発見があった。そのため、遺伝子発現解析の一部を翌年に実施することとし、その経費が未使用となった。

次年度使用額の使用計画

当該年度の未使用額については、すべて物品費として使用し、翌年に実施することとなった遺伝子発現解析を行う。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] FMI/EPFL(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      FMI/EPFL
  • [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
  • [雑誌論文] Genetic complementation analysis showed distinct contributions of the N-terminal tail of H2A.Z to epigenetic regulations.2016

    • 著者名/発表者名
      Kusakabe, M., Oku, H., Matsuda, R., Hori, T., Muto, A., Igarashi, K., Fukagawa, T., Harata, M.
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 21 ページ: 122-135

    • DOI

      10.1111/gtc.12327

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear F-actin enhances the transcriptional activity of β-catenin by increasing its nuclear localization and binding to chromatin2016

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki, S., Yamamoto, K., de Lanerolle, P., Harata, M.
    • 雑誌名

      Histochem. Cell Biol.

      巻: 145 ページ: 389-399

    • DOI

      10.1007/s00418-016-1416-9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The actin family protein ARP6 contributes to the structure and the function of the nucleolus2015

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, H., Matsumori, H., Kalendova, A., Hozak, P., Goldberg, I.G., Nakao, M., Saitoh, N., Harata, M
    • 雑誌名

      BBRC

      巻: 464 ページ: 554-560

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.07.005.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Contribution of nuclear actin to transcription regulation.2015

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki, S., Yamamoto, K., Harata, M.
    • 雑誌名

      Genom. Data

      巻: 4 ページ: 127-129

    • DOI

      10.1016/j.gdata.2015.04.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] アクチンファミリー分子によるクロマチン・細胞核機能制御2015

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦、山崎祥他、尾間由佳子
    • 雑誌名

      生化学会誌

      巻: 87 ページ: 629-632

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2015.870629

    • 査読あり
  • [雑誌論文] アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成 (特集号 細胞核内反応の分子科学)2015

    • 著者名/発表者名
      山崎祥他、尾間由佳子、原田昌彦
    • 雑誌名

      ナノ学会会報 “The bulletin of the Society of Nano Science and Technology”

      巻: 13 ページ: 73-77

  • [学会発表] ストレス応答遺伝子HO-1発現へのINO80複合体の関与とbicyclic peptideによる人為的制御の試み2016

    • 著者名/発表者名
      秋山祐亮、高橋裕一朗、村上寛和、Christian Heinis、五十嵐和彦、加藤恭丈、原田昌彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター、北海道札幌市
    • 年月日
      2016-03-30
  • [学会発表] 遺伝学的相補解析によるヒストンバリアントH2A.Zの機能ドメインと進化的保存性の解析2016

    • 著者名/発表者名
      高橋大輔、日下部将之、奥裕之、原田昌彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター、北海道札幌市
    • 年月日
      2016-03-30
  • [学会発表] 遺伝学的相補を用いたヒストンバリアントH2A.Zおよび変異体の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      日下部将之、堀越直樹、佐藤浩一、 松田涼、奥裕之、堀哲也、深川竜郎、木村宏、胡桃坂仁志、原田昌彦
    • 学会等名
      第3回 ヒストンバリアント研究会
    • 発表場所
      早稲田大学先端生命医科学センター、東京都新宿区
    • 年月日
      2016-02-28
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA二重鎖切断修復へのSUMO化修飾の関与2016

    • 著者名/発表者名
      折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠 智洋、Susan Gasser、原田昌彦
    • 学会等名
      第13回SUMO研究会
    • 発表場所
      関西学院大学 大阪梅田キャンパス、大阪府大阪市
    • 年月日
      2016-01-23
  • [学会発表] INO80クロマチンリモデリング複合体におけるアクチンファミリーArp5, Arp8の分子機構2016

    • 著者名/発表者名
      村上寛和、秋山祐亮、高橋裕一朗、 原田昌彦
    • 学会等名
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • 年月日
      2016-01-12
  • [学会発表] 遺伝学的相補を用いたヒストンバリアントH2A.Zおよび変異体の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      日下部将之、奥裕之、堀越直樹、  堀哲也、深川竜郎、胡桃坂仁志、  原田昌彦
    • 学会等名
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • 年月日
      2016-01-12
  • [学会発表] 細胞核内アクチンフィラメントのゲノム機能への関与2016

    • 著者名/発表者名
      山崎祥他、山本浩志、十川久美子、徳永万喜洋、原田昌彦
    • 学会等名
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • 年月日
      2016-01-12
  • [学会発表] ヒストンバリアントH2A.Z機能ドメインの進化的保存性解析2016

    • 著者名/発表者名
      奥裕之、日下部将之、原田昌彦
    • 学会等名
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • 年月日
      2016-01-12
  • [学会発表] 細胞分化における核内アクチンの機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      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
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      ホテル松島一の坊、 宮城県宮城郡松島町
    • 年月日
      2016-01-12
  • [学会発表] アクチンファミリーによるクロマチン構造の階層的変換2015

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-12-04
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着形成への核膜タンパク質の関与2015

    • 著者名/発表者名
      折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、 堀籠 智洋、Susan Gasser、原田昌彦
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-12-03
  • [学会発表] 遺伝学的相補解析によるヒストンバリアントH2A.Zの機能ドメインと進化的保存性の解析2015

    • 著者名/発表者名
      高橋大輔、日下部将之、奥裕之、原田昌彦
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-12-03
  • [学会発表] ヒストンバリアントと核構造によるクロマチン機能構造制御2015

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      遺伝研研究会「クロマチン・細胞核構造の形成とダイナミクスによるゲノム機能制御」
    • 発表場所
      遺伝学研究所、静岡県三島市
    • 年月日
      2015-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional analysis of the contribution of acetylation of H2A.Z to epigenetic regulations2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kusakabe, Ryo Matsuda, Hiroyuki Oku, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
    • 学会等名
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2015-08-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of nuclear filamentous-actin in transcriptional regulation2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Kumiko Sakata-Sogawa, Makio Tokunaga, Masahiko Harata
    • 学会等名
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2015-08-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of Actin Family Proteins in the Organization of Functional Structures within the Nucleus2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Harata, Shota Yamazaki, Hiroshi Kitamura, Koji Yamamoto, Yukako Oma Yuki Orihara, Haruka Matsumori, Noriko Saitoh, and Masahiko Harata
    • 学会等名
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2015-08-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of actin family proteins in chromatin and nuclear organization2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Harata
    • 学会等名
      24th Wilhelm Bernhard Workshop on the Cell Nucleus + 57th Symposium of the Society for Histochemistry
    • 発表場所
      Scholoss Wilhelminenberg, Vienna, Austria
    • 年月日
      2015-08-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of nuclear actin filaments in transcriptional regulation2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Masahiko Harata
    • 学会等名
      Institute for Protein Research (IRP) Seminar “Nuclear organization and actin-dependent mechanisms in genome stability
    • 発表場所
      Osaka University, Osaka, Suita, Japan
    • 年月日
      2015-05-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of functional domains of histone variant H2A.Z by complementation analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kusakabe, Ryo Matsuda, Hiroyuki Oku, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata
    • 学会等名
      Institute for Protein Research (IRP) Seminar “Nuclear organization and actin-dependent mechanisms in genome stability
    • 発表場所
      Osaka University, Osaka, Suita, Japan
    • 年月日
      2015-05-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution of nuclear actin and Arps to functional organization of the nucleus and chromatin2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Harata
    • 学会等名
      Institute for Protein Research (IRP) Seminar “Nuclear organization and actin-dependent mechanisms in genome stability
    • 発表場所
      Osaka University, Osaka, Suita, Japan
    • 年月日
      2015-05-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] http://www.harata-lab.org/

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公開日: 2017-01-06  

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