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2016 年度 実績報告書

超活性クロマチンの高分解能検出を介した疾患エピゲノム制御機構の理解

研究課題

研究課題/領域番号 16H05089
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

梅原 崇史  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (20415095)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードエピジェネティクス / 遺伝子 / 転写 / クロマチン / ヒストン / エピゲノム / がん / 診断
研究実績の概要

本研究では、遺伝子発現が超活性化したアセチル化クロマチンを「単一ヌクレオソーム」単位の分解能で検出する新規技術開発を通して、ヒト疾患細胞におけるエピゲノム異常を高分解能で同定し、その形成機構を理解することを目指している。本年度は、ヒト疾患細胞におけるエピゲノム異常の単一ヌクレオソーム分解能検出法を開発するために、2種類のヒトがん細胞株からのクロマチン画分の調製とクロマチン剪断条件の最適化、および種々の剪断クロマチンの調製を行い、各種の抗体を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)qPCRおよびChIP-seqのデータを共同研究を通じて系統的に取得した。さらに、これらのモデルがん細胞株について包括的なトランスクリプトーム解析を行い、エピゲノム修飾とRNA転写との相関関係をゲノム規模で理解するための基礎的なデータを取得した。また、遺伝子発現が超活性化したアセチル化クロマチンを特異的に認識するモノクローナル抗体について、蛋白質分解酵素で消化したFab断片を大量調製・純化して、その認識基質ペプチドとの共結晶構造解析を行った。この共結晶構造の検討を通して、本研究でエピゲノム解析に用いる新規抗体が特異的にエピトープを認識する分子機構を原子分解能で解明できた。さらにこの抗体について、ハイブリドーマ発現遺伝子の塩基配列を決定し、試験管内蛋白質合成系でFabの重鎖および軽鎖をそれぞれ合成し、Fabとして再構成するための条件検討を共同研究により行った。また本年度は、ChIP-seqに関する新規技術の開発にむけてFabの各種変異体蛋白質を試験管内系で合成し、その機能を解析するための評価系の確立に着手した。

現在までの達成度 (区分)
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

当初立案していた研究計画がほぼ順調に進行しているため。

今後の研究の推進方策

おおむね当初研究計画通りに進める。ただし、研究補助パートタイマーについては該当人材の確保が難しいことから、当研究室の技術員のエフォートを充てることで対応し、平成29年度は当初計上していた人件費・謝金を消耗品費に充てることを計画している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Characterization of lysine acetylation of a phosphoenolpyruvate carboxylase involved in glutamate overproduction in Corynebacterium glutamicum2017

    • 著者名/発表者名
      Nagano-Shoji M, Hamamoto Y, Mizuno Y, Yamada A, Kikuchi M, Shirouzu M, Umehara T, Yoshida M, Nishiyama M, Kosono S
    • 雑誌名

      Mol Microbiol.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/mmi.13658

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural insight into inhibitors of flavin adenine dinucleotide-dependent lysine demethylases2017

    • 著者名/発表者名
      Niwa H, Umehara T
    • 雑誌名

      Epigenetics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1080/15592294.2017.1290032

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] CpGメチル化ヌクレオソームコア粒子の再構成と構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      梅原崇史, 藤井佳史, 若森昌聡, 横山茂之
    • 学会等名
      第137回日本薬学会年会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-25
  • [学会発表] CpGメチル化されたヌクレオソームDNA導入法の技術開発とそのヌクレオソームの結晶構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      藤井佳史, 若森昌聡, 梅原崇史, 横山茂之
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
  • [学会発表] 高感度クロマチンプロテオミクスに向けたクロマチン剪断法2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺寿美, Das, N.D., 足立 淳, 佐藤 心, 朝長 毅, 梅原崇史
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
  • [学会発表] 残基特異的アセチル化ヌクレオソームを利用したクロマチン結合タンパク質の機能評価2016

    • 著者名/発表者名
      五島美絵, 森田 鋭, 菊地正樹, 若森昌聡, 花田和晴, 赤坂領吾, 大沢 登, 白水美香子, 梅原崇史
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
  • [学会発表] Structural analysis of RNA Polymerase II CTD phosphorylation codes with its specific antibody recognition2016

    • 著者名/発表者名
      Kumarevel, T., Sengoku, T., Fujii, Y., Morita, S., Sato, Y., Umehara, T., Yokoyama, S., Kimura, H.
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
  • [学会発表] 構造解析を目指したクロマチン修飾認識抗体群の可変領域断片の包括的な調製2016

    • 著者名/発表者名
      森田 鋭, 佐藤優子, 横山茂之, 木村 宏, 梅原崇史
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
  • [学会発表] Di-nucleosomeを鋳型とするクロマチン転写反応の経時検出2016

    • 著者名/発表者名
      若森昌聡, 岡部弘基, 浦 聖恵, 船津高志, 梅原崇史
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-01
  • [学会発表] GAS41のYEATSドメインによるアシル化ヒストンテイルの認識機構2016

    • 著者名/発表者名
      菊地正樹, 丹羽英明, 佐藤 心, 白水美香子, 梅原崇史
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30
  • [学会発表] Protein structure analysis platform for academia-based drug discovery2016

    • 著者名/発表者名
      Umehara, T., Niwa, H., Kikuchi, M., Sakai, N., Kukimoto-Niino, M., Shirouzu, M.
    • 学会等名
      CBI Annual Meeting 2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-10-25 – 2016-10-27
  • [学会発表] 「エピヌクレオソーム」を用いたクロマチン転写の試験管内再構成2016

    • 著者名/発表者名
      梅原崇史
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystal structure of CpG-methylated nucleosome core particle2016

    • 著者名/発表者名
      Umehara, T., Fujii, Y., Wakamori, M., Yokoyama, S.
    • 学会等名
      FASEB Science Research Conference on Biological Methylation: Fundamental Mechanisms in Health and Disease
    • 発表場所
      ポルトガル リスボン
    • 年月日
      2016-06-19 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] 「エピヌクレオソーム」の再構成と機能・構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      梅原崇史
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/research/labs/clst/struct_synth_biol/bio_funct_mol_dev/epigen_drug_discov/

  • [備考]

    • URL

      http://www.clst.riken.jp/ja/science/labs/ssb/biof/edd/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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