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2018 年度 実績報告書

グアニン4重鎖とRif1蛋白質を用いた染色体ループ構造の改変によるゲノム機能操作

研究課題

研究課題/領域番号 16K14675
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

正井 久雄  公益財団法人東京都医学総合研究所, ゲノム医科学研究分野, 所長 (40229349)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードRif1タンパク質 / クロマチンループ / 核内染色体構造 / 複製タイミング / グアニン4重鎖構造 / 核膜
研究実績の概要

本研究では、我々の発見「Rif1はクロマチンループ構造の形成を介して複製タイミング機能ドメインを規定する」に基づき、Rif1を用いてクロマチンループ構造の人為的改変を介して核内構造を操作し、細胞の機能改変を誘導する新規技法を開発する。又、Rif1はG4構造を形成する配列に特異的に結合することを見出している。Rif1を用いて、染色体の核内配置や高次構築を操作するために、1) 発現レベルを変動することによりゲノム全体のクロマチンループ構造を操作、2) Rif1BSであるG4構造形成を操作することにより、部位特異的にクロマチンループを形成し、局所的に染色体機能ドメインの構築を制御、の二つのアプローチをとる。
29年度までに、Rif1増産は、核内染色体構造の異常とともに、著しい増殖阻害を誘導する事、脱リン酸酵素PP1の結合には依存しない事、高温37°Cでは阻害されないことを見出した。また、分裂酵母Rif1タンパク質のC端にG4結合ドメインと多量体形成部位があるが、それのみの増産では増殖阻害は観察されなかった。Rif1増産による増殖阻害効果においては、主に、クロマチン形態の異常および複製進行の阻害が観察されるが、short spindleで増殖停止(M期停止)する細胞の増加も観察された。
また、G4構造が実際に細胞内で形成されているかを検証するために、G4形成配列のループ領域がG4形成により一本鎖に変換されるために切断されなくなることを利用して、細胞内でRif1BSがG4を形成することを確認した。さらに、G4形成は、ヌクレオソーム形成を阻害すること、転写によりG4形成が促進されることが明らかとなった。転写on/offによりRif1結合G4形成を制御することにより、核膜近傍へのクロマチン局在、クロマチン高次構造及び、複製活性抑制を人為的に制御できると考え、現在、実験的に検証している。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Both a Unique Motif at the C Terminus and an N-Terminal HEAT Repeat Contribute to G-Quadruplex Binding and Origin Regulation by the Rif1 Protein2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shunsuke、Fukatsu Rino、Kanoh Yutaka、Kakusho Naoko、Matsumoto Seiji、Chaen Shigeru、Masai Hisao
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Biology

      巻: 39 ページ: -

    • DOI

      10.1128/MCB.00364-18

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oligomer formation and G-quadruplex binding by purified murine Rif1 protein, a key organizer of higher-order chromatin architecture2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Kenji、Yoshizawa-Sugata Naoko、Masai Hisao
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 ページ: 3607~3624

    • DOI

      10.1074/jbc.RA117.000446

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A BTB-ZF protein, ZNF131, is required for early B cell development2018

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Tomohiro、Miyauchi Emako、Watanabe Sumiko、Masai Hisao、Miyatake Shoichiro
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 501 ページ: 570~575

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.05.044

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular architecture of G-quadruplex structures generated on duplex Rif1-binding sequences2018

    • 著者名/発表者名
      Masai Hisao、Kakusho Naoko、Fukatsu Rino、Ma Yue、Iida Keisuke、Kanoh Yutaka、Nagasawa Kazuo
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 ページ: 17033~17049

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.005240

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 生体内でのグアニン4重鎖構造の検出・生物学的意義の解明を目指して2018

    • 著者名/発表者名
      正井 久雄
    • 学会等名
      非ワトソン・クリック型核酸に関する九州地区セミナー(日本核酸化学会共催)
    • 招待講演
  • [学会発表] G-quadruplexes: in vivo regulations and biological functions2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Masai
    • 学会等名
      THE 3RD TRANSMED-VN CONFERENCE 2018 University of Medicine & Pharmacy (UMP)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌染色体のoriC-DnaA非依存性複製開始に必要とされるゲノム配列とその機能2018

    • 著者名/発表者名
      田中 卓、関 由美香、鷺 朋子、西籐 泰昌、正井 久雄
    • 学会等名
      日本遺伝学会ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] グアニン4重鎖構造の細胞内動態と生物学的意義の解明にむけて:DNA複製制御における機能2018

    • 著者名/発表者名
      正井 久雄
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会 シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Biochemistry of Mcm, the central factor for DNA replication: a hetelro-hexameric helicase core complex that does not show DNA helicase activity.2018

    • 著者名/発表者名
      You, Z.
    • 学会等名
      首都大学東京バイオコンファレンス2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Roles of Claspin-Cdc7 in initiation and checkpoint activation: differential functions of Cdc7 in cancer and normal cells2018

    • 著者名/発表者名
      正井 久雄
    • 学会等名
      3R&3C Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA-DNA hybrid and G-quadruplex: exploring their biological significance as new genome signature2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Masai
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会 ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA複製研究からひもとくゲノムの謎~恩師 新井賢一先生に導かれて~2018

    • 著者名/発表者名
      正井 久雄
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会 ランチョンセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] From mechanisms of primer RNA synthesis to revelation of hidden messages of genome2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Masai
    • 学会等名
      OKAZAKI Fragment Memorial Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] ゲノム動態プロジェクト

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/genome/

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公開日: 2019-12-27  

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