真核生物の細胞複製に伴うクロマチン構築と維持伝承機構

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16390085
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 柴原 慶一 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 助教授 (20263098)
• 研究分担者: 西嶋 仁 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 助手 (60425410) ; 小野 達也 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 博士研究員 (50419850)
• キーワード: クロマチン / ヌクレオソーム / ヌクレオソームアセンブリー / ヒストン / CAF-1 / DNA複製 / ジーンターゲティング

研究概要

CAF-1及びASF1は酵母からヒトに至る広汎な生物種で保存された特殊なヒストン結合蛋白で、DNA複製にカップルしたヌクレオソーム形成反応に関与することが推定されている。我々は、CAF-1及びASF1のノックアウトチキンDT40細胞株を解析することで、CAF-1及びASFIが、同ヌクレオソーム形成反応に関与ことを示す直接的な証拠を示した。また、CAF-1及びASF1を欠損した状態の細胞ではS期の進行が遅延し、特にCAF-1が欠損した細胞では、S期チェックポイント(Chk1)の活性化障害が観察されることを示した(MBC,2007;JBC,2006)。さらに、高等植物シロイヌナズナのCAF-1ホモログの変異株の解析により、通常発現が抑制されている様々な遺伝子が、偶発的かつ低頻度に脱抑制されることを示した(Genes Cells,2006)。このことは、CAF-1或はDNA複製にカップルしたヌクレオソーム形成反応が、遺伝子発現を左右するクロマチン情報の維持・安定性に寄与するという我々のモデル(Cell,2001)を強く支持する結果であった。
DDM1は、高等植物からヒトに至る広汎な生物種で保存された因子で、SWI/SNF型のATPase依存性モチーフを有し、その変異高等植物やマウスでは、DNAメチル化の著しい低下が観察される。当初我々は、DDM1蛋白複合体の精製を試みたが、様々な試行錯誤にも関わらず難航している。そこでアプローチを加え、DDM1の機能を細胞レベルで検証することを念頭に、誘導型のDDM1発現消失ヒト細胞株を作製した。その過程で、「人為的遺伝子発現誘導」及び「ジーンターゲティング」に関する二つの工夫を知財化することができた(特願2006,2007)。この副次的な成果は非常に有用で、今後広汎な学術領域で活用される可能性が高い。

研究成果

• [雑誌論文] Chromatin assembly is required for rapid nucleosome formation during DNA replication and efficient Chk1 activation in vertebrate chicken DT40 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takami, Y., Ono, T., Fukagawa, T., K-i, Shibahara, T.Nakayama.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell. 18(1) ページ: 129-141
• [雑誌論文] Chromatin assembly factor 1 ensures the stable maintenance of silent chromatin states in Arabidopsis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, T., Kaya, H., Takeda, S., Abe, Y., Ogawa, Y., Kato, M., Kakutani, T., Scheid, OM., Araki, T., Shibahara, K-i
  • 雑誌名: Genes Cells (Covert to this issue) 18 ページ: 153-162
• [雑誌論文] Nuclear RanGAP is required for the heterochromatin assembly and is reciprocally regulated by histone H3 and Clr4 histone methyltransferase in Schizosaccharomyces pombe. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, H., Nakayama, JI., Yoshioka, T., Kusano, A., Nishitani, H., Shibahara, K-i., Nishimoto, T.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 17 ページ: 2524-2536
• [雑誌論文] Asfl is required for viability and chromatin assembly during DNA replication in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sanematsu, F., Takami, Y., Barman, HK., Fukagawa, T., Ono, T., Shibahara, K-i., Nakayama T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 13817-13827
• [雑誌論文] Histone acetyltransfcrase 1 is dispensable for replication-coupled chromatin assembly but contributes to recover DNA damages created following replication blockage in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Barman, HK., Takami Y., Ono T., Nishijima, H., Sanematsu, F., Shibahara, K-i., Nakayama, T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 345 ページ: 1547-1557
• [雑誌論文] Simple, one-week method to construct gene-targeting vectors : application to production of human knockout cell lines. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iizzumi., S, Nomura, Y., So, S., Uegaki, K., Aoki, K., Shibahara K-i., Adachi, N., Koyama H.
  • 雑誌名: Bio Techniques 41(3) ページ: 311-316
• [雑誌論文] Enhanced homologous recombination and T-DNA integration in chromatin assemble factor-1 mutants in Arabidopsis thaliana. (2006)
  • 著者名/発表者名: Endo, M, Ishikawa, Y, Kaya, H, Araki, T, Shibahara, K-i, Ito, Y, Osakabe, K, Abe, K, Ichikawa, H, Valentine, L, Hohn, B, Toki, S.
  • 雑誌名: EMBO J. 25(23) ページ: 5579-5590
• [産業財産権] デトラサイクリン誘導体の遺伝子発現系に使用する目的遺伝子導入ベクター、トランスアクチベーター発現用ベクターおよびその用途 (2006)
  • 発明者名: 柴原慶一, 小野達也
  • 産業財産権番号: 特願2006-288020
  • 出願年月日: 2006-10-23
• [産業財産権] 標的組換え細胞とランダム組換え細胞を判別する方法およびその用途 (2006)
  • 発明者名: 柴原慶一, 西嶋仁, 国田嘉元
  • 産業財産権番号: 特願2007-11971
  • 出願年月日: 2006-04-27