DNA複製による転写とエピゲノム状態の制御の可能性について

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14664
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中山 啓子 東北大学, 医学系研究科, 教授 (60294972)
• 研究分担者: 城田 松之 東北大学, 医学系研究科, 助教 (00549462) ; 舟山 亮 東北大学, 医学系研究科, 助教 (20452295) ; 細金 正樹 東北大学, 医学系研究科, 助手 (30734347)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: Geminin / エピゲノム / 細胞周期 / ES細胞 / Cdt1

研究実績の概要

細胞の増殖過程、特にDNA複製過程とエピゲノム状態の変化や転写の進行についてその関係性を明らかにすることを目的に本研究を行った。私達が作製したGeminin (Cdt1と結合するライセンシング抑制分子)欠損ES細胞は、過剰なDNA複製が起こり、転写プロファイルの変化も認められた。このことから、DNA複製と転写の変化がエピゲノム変化に付随するものであるかどうか検討を行った。
ES細胞では、Geminin 欠損にともなってDNAの過複製が認められるが、初代線維芽細胞ではGeminin 欠損をさせても過複製は観察されなかった。細胞種間でこのような差が生じる原因を探索するために、細胞周期、特にDNA複製に関わる分子の発現量を探索したところ、Geminin の結合タンパク質であるCdt1の発現量が、初代線維芽細胞ではGeminin の欠損に伴ってと低下するが、ES細胞では発現量が保たれていた。Geminin分子上でCdt1結合領域はすでに決定されている。そこで、Geminin 欠損ES細胞に野生型Gemini およびGeminin のCdt1結合領域を欠失させた変異型Geminin を過剰発現し、表現型の回復を試みた。その結果、Cdt1結合領域欠損Gemininは、DNAの過剰複製を回避することがでず、ES細胞で見られたGeminin欠損の表現型はGeminin がCdt1に結合しその活性を抑制していることによると結論した。一方で初代線維芽細胞でCdt1を過剰発現するとDNAの過複製が観察され、Geminin とCdt1の存在比がDNAの過複製を抑制に強く関わっていると結論付けた。
さらにこのときのエピゲノムの変化と転写の関係について、H3K4me3のChIPシークエンスとRNAシークエンスの結果を対比させ検討を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Geminin is an indispensable inhibitor of Cdt1 in mouse embryonic stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosogane, M., Bosu, L., Fukumoto, E., Yamada, H., Sato, S., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/gtc.12482.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Bach2-Cebp Gene Regulatory Network for the Commitment of Multipotent Hematopoietic Progenitors. (2017)
  • 著者名/発表者名: Itoh-Nakadai, A., Matsumoto, M., Kato, H., Sasaki, J., Uehara, Y., Sato, Y., Ebina-Shibuya, R., Morooka, M., Funayama, R., Nakayama, K., Ochiai, K., Muto, A., Igarashi, K.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 18 ページ: 2401-2414
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.029.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A large-scale targeted proteomics assay resource based on an in vitro human proteome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M., Matsuzaki, F., Oshikawa, K., Goshima, N., Mori, M., Kawamura, Y., Ogawa, K., Fukuda, E., Nakatsumi, H., Natsume, T., Fukui, K., Horimoto, K., Nagashima, T., Funayama, R., Nakayama, K., Nakayama, K.I.
  • 雑誌名: Nat. Methods 巻: 14 ページ: 251-258
  • DOI: 10.1038/nmeth.4116.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulatory signatures of liver regeneration distilled by integrative analysis of mRNA, histone methylation, and proteomics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Katoh, Y., Matsumoto, M., Sato, M., Ebina, M., Itoh-Nakadai, A., Funayama, R., Nakayama, K., Unno, M., Igarashi, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.774547.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exome sequencing deciphers a germline MET mutation in familial epidermal growth factor receptor-mutant lung cancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tode, N., Kikuchi, T., Sakakibara, T., Hirano, T., Inoue, A., Ohkouchi, S., Tamada, T., Okazaki, T., Koarai, A., Sugiura, H., Niihori, T., Aoki, Y., Nakayama, K., Matsumoto, K., Matsubara, Y., Yamamoto, M., Watanabe, A., Nukiwa, T., Ichinose, M.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/cas.13233.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The aryl hydrocarbon receptor AhR links atopic dermatitis and air pollution via induction of the neurotrophic factor artemin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidaka, T., Ogawa, E., Kobayashi, E.H., Suzuki, T., Funayama, R., Nagashima, T., Fujimura, T., Aiba, S., Nakayama, K., Okuyama, R., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Nat. Immunol. 巻: 18 ページ: 64-73
  • DOI: 10.1038/ni.3614.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The SCFbeta-TRCP E3 ubiquitin ligase complex targets Lipin1 for ubiquitination and degradation to promote hepatic lipogenesis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, K., Fukushima, H., Ogura, K., Lien, E.C., Nihira, N.T., Zhang, J., North, B.J., Guo, A., Nagashima, K., Nakagawa, T., Hoshikawa, S., Watahiki, A., Okabe, K., Yamada, A., Toker, A., Asara, J.M., Fukumoto, S., Nakayama, K.I., Nakayama, K., Inuzuka, H., Wei, W.
  • 雑誌名: Sci. Signal. 巻: 10 ページ: eaah4117
  • DOI: 10.1126/scisignal.aah4117.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Homeostatic Shift Facilitates Endoplasmic Reticulum Proteostasis through Transcriptional Integration of Proteostatic Stress Response Pathways. (2017)
  • 著者名/発表者名: Baird, L., Tsujita, T., Kobayashi, E., Funayama, R., Nagashima, T., Nakayama, K., Yamamoto, M
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 37 ページ: e00439-16
  • DOI: 10.1128/MCB.00439-16.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dramatic response after functional hemispherectomy in a patient with epileptic encephalopathy carrying a de novo COL4A1 mutation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hino-Fukuyo, N., Kikuchi, A., Iwasaki, M., Sato, Y., Kubota, Y., Kobayashi, T., Nakayama, T., Haginoya, K., Arai-Ichinoi, N., Niihori, T., Sato, R., Suzuki, T., Kudo, H., Funayama, R., Nakayama, K., Aoki, Y., Kure, S
  • 雑誌名: Brain Dev. 巻: 39 ページ: 337-340
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2016.11.006.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ubiquitylation of Ku80 by RNF126 Promotes Completion of Nonhomologous End Joining-Mediated DNA Repair. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida, N., Nakagawa, T., Iemura, S.I., Yasui, A., Shima, H., Katoh, Y., Nagasawa, Y., Natsume, T., Igarashi, K., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 37 ページ: e00347-16
  • DOI: 10.1128/MCB.00347-16.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wnt-beta-catenin signaling regulates ABCC3 (MRP3) transporter expression in colorectal cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., Funayama, R., Ohnuma, S., Unno, M., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 107 ページ: 1776-1784
  • DOI: 10.1111/cas.13097.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lack of genetic variation prevents adaptation at the geographic range margin in a damselfly. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., Suyama, Y., Matsuki, Y., Funayama, R., Nakayama, K., Kawata, M.
  • 雑誌名: Mol. Ecol. 巻: 25 ページ: 4450-4460
  • DOI: 10.1111/mec.13782.
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular analysis of Amyotrophic Lateral Sclerosis associated Cyclin F mutants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yujiao Yu, Akane Morohoshi, Tadashi Nakagawa, Keiko Nakayama.
  • 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] ユビキチン化によるFACT複合体の機能制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸星茜、中川直、中山啓子
  • 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] H3K27ヒストン修飾によるエンハンサー制御のゲノムワイド解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細金正樹、中山啓子
  • 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] 大腸がんにおけるタンパク質シトルリン化酵素PADI2の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 舟山亮、谷口肇、水間正道、藤島史喜、小林実、大沼忍、海野倫明、中山啓子
  • 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] Reactivation of cell proliferation by continuous TGF-β treatment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nakagawa, Masaki Hosogane, Ryo Funayama, Keiko Nakayama.
  • 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] 大腸癌で発現が抑制されるPeptidylarginine deiminase2の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口肇、舟山亮、小林実、高館達之、阿部友哉、水間正道、藤島史喜、大沼忍、内藤剛、海野倫明、中山啓子
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-10-06
• [備考] 東北大学がん医学コアセンター細胞増殖制御分野
  • URL: http://www.devgen.med.tohoku.ac.jp/