ナノパーティクルを用いた高次機能性複合体の細胞内再構成とモデル細胞系への応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17076008
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 吉村 成弘 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 准教授 (90346106)
• 研究分担者: 竹安 邦夫 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (40135695) ; 日詰 光治 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 助教 (10378846)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: ナノパーティクル / 核輸送 / 量子ドット / クロマチン / 核内骨格 / 染色体タンパク質

研究概要

本研究課題の遂行により、下記の成果を得た。
i) 試験管内ヌクレオソーム再構成系と原子間力顕微鏡とを組み合わせ、試験管内で30nmのクロマチンファイバーを再構築することに成功した。
ii) 高速走査型原子間力顕微鏡を用いて、細胞内で機能するタンパク質の作用機序に関する分子基盤を解明した。
iv) 量子ドットに核移行ペプチドを結合させ、間期の培養細胞核内に量子ドットを導入する技術を確立した。
v) 核内の足場タンパク質に関する網羅的解析を行い、核内骨格タンパク質の性質や機能に関する多くの知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying nucleocytoplasmic shuttling of actinin-4. (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kumeta, S.H. Yoshimura, M. Harata, K. Takeyasu
  • 雑誌名: J. Cell. Sci. 123(Pt7) ページ: 1020-1030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics of DNA and Nucleosomes in Solution Studied by Fast-scanning Atomic Force Microscopy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki, Y. Higuchi, K. Hizume, M. Yokokawa, S.H. Yoshimura, K. Yoshikawa, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Ultramicroscopy (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic and targeted analytical identification of BXDC1 and EBNA1BP2 as dynamic scaffold proteins in the nucleolus (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirano, K. Ishii, M. Kumeta, K. Furukawa, K. Takeyasu, T. Horigome
  • 雑誌名: Genes Cells 14 ページ: 155-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human transcriptional coactivator PC4 stimulates DNA end joining and activates DSB repair activity (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Batta, M. Yokokawa, K. Takeyasu, T.K. Kundu
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 385 ページ: 788-799
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell cycle-dependent phosphorylation of MAN1 (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirano, Y. Iwase, K. Ishii, M. Kumeta, T. Horigome, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Biochemistry 48(7) ページ: 1636-1643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Removal of histone tails from nucleosome dissects the physical mechanisms of salt-induced aggregation, linker histone H1-induced compaction and 30-nm fiber formation of the nucleosome array (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hizume, T. Nakai, S. Araki, E. Prieto, K. Yoshikawa, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 109(8) ページ: 868-873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule analysis of protein-DNA complexes formed during partition of newly replicated plasmid molecures in Streptococcus pyogenes. (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Pratto, Y. Suzuki, K. Takeyasu, J.C. Alonso
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284(44) ページ: 30298-30306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleosomal array reconstituted from ring and linear DNA. (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Araki, K. Hizume, T. Iwaki, Y. Suzuki, K. Takeyasu, K. Yoshikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 479 ページ: 284-289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Molecule analysis of protein-DNA EcoRII protein complexes revealed with high-speed atomic force microscopy. (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Gilmore, Y. Suzuki, G. Tamulaitis, V. Siksnys, K. Takeyasu, Y.L. Lyubchenko
  • 雑誌名: Biochemistry 48(44) ページ: 10492-10498
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Architectures and Chromatin Dynamics Revealed by Atomic Force Microscopy in Combination with Biochemistry and Cell Biology. (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirano, H. Takahashi, M. Kumeta, K. Hizume, Y. Hirai, S. Otsuka, S.H. Yoshimura, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Pflugers Arch. 456 ページ: 139-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ analysis of the higher-order genome structure in a single Escherichia coli cell. (2008)
  • 著者名/発表者名: E. Shindo, K. Kubo, R.L. Ohniwa, K. Takeyasu, K. Yoshikawa
  • 雑誌名: J. Biotechnol 133(2) ページ: 172-176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic structures of Bacillus subtilis RecN-DNA complexes. (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sanchez, P.P. Cardenas, S.H. Yoshimura, K. Takeyasu, J.C. Alonso
  • 雑誌名: Nuc. Acids Res. 36(1) ページ: 110-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Following translation by single ribosomes one codon at a time. (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Wen, L. Lancaster, C. Hodges, A. Zeri, S.H. Yoshimura, H.F. Noller, C. Bustamante, I. Tinoco
  • 雑誌名: Jr., Nature 452(7187) ページ: 598-603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning probe microscope revealed mechanical properties of plasma membrane and nuclear envelope in living cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yokokawa, K. Takeyasu, S.H. Yoshimura
  • 雑誌名: J. Microscopy 232 ページ: 82-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast degradation of the auxiliary subunit of the Na/K-ATPase in the plasma membrane of HeLa cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: S.H. Yoshimura, S. Iwasaka, W. Schwarz, K. Takeyasu
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 121 ページ: 2159-2168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Individual binding pockets of importin β for FG-nucleoporins are differently regulated by RanGTP (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Otsuka, S. Iwasaka, Y. Yoneda, K. Takeyasu, S.H. Yoshimura
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 105 ページ: 16101-16106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic Force Microscopy Dissects the Hierarchy of Genome Architectures in Eukaryote, Prokaryote, and Chloroplast. (2007)
  • 著者名/発表者名: R.L. Ohniwa, K. Morikawa, J. Kim, T. Kobori, K. Hizume, R. Matsumi, H. Atomi, T. Imanaka, T. Ohta, C. Wada, S.H. Yoshimura, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Microsc. Microanal. 13(1) ページ: 3-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical, molecular genetic and structural analyses of the Staphylococcal nucleoid. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Morikawa, R.L. Ohniwa, J. Kim, S.L. Takeshita, A. Maruyama, Y. Inose, K. Takeyasu, T. Ohta
  • 雑誌名: Microscopy and Microanalysis 13 ページ: 30-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule detection of phosphorylation-induced plasticity changes during ezrin activation. (2007)
  • 著者名/発表者名: D. Liu, L. Ge, F. Wang, H. Takahashi, D. Wang, Z. Guo, S.H. Yoshimura, T. Ward, X. Ding, K. Takeyasu, X. Yao
  • 雑誌名: FEBS Lett. 581(18) ページ: 3563-3571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast-scan atomic force microscopy reveals that the type III restriction enzyme EcoP15I is capable of DNA translocation and looping. (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Crampton, M. Yokokawa, D.T. Dryden, J.M. Edwardson, D.N. Rao, K. Takeyasu, S.H. Yoshimura, R.M. Henderson
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104(31) ページ: 12755-12760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covalent attachment of protein to the tip of a multiwalled carbon nanotube without sidewall decoration. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Maruyama, S.H. Yoshimura, S. Akita, A. Nagataki, Y. Nakayama
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 102 ページ: 094701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatin dynamics of unfolding and refolding controlled by the nucleosome repeat length and the linker and core histones. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Kobori, S. Iwamoto, K. Takeyasu, T. Ohtani
  • 雑誌名: Biopolymers 85 ページ: 295-307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription-coupled Nucleoid Architecture in Bacteria. (2007)
  • 著者名/発表者名: R.L. Ohniwa, K. Morikawa, J. Kim, S.L. Takeshita, T. Ohta, C. Wada, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Gene to Cells 12 ページ: 1141-1152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topoisomerase II, a scaffold component, promotes chromatin- compaction in vitro in a linker-histone H1-dependent manner. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hizume, S. Araki, K. Yoshikawa, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 35(8) ページ: 2787-2799
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative structural biology of the genome: Nano-scale imaging of single nucleus from different kingdoms reveals the chromatin built up on a 40 nm structural unit. (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Kobori, M. Kodama, K. Hizume, S.H. Yoshimura, T Ohtani, K. Takeyasu
  • 雑誌名: J. Electr. Microsc. 55(1) ページ: 31-40
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast-scanning atomic force microscopy revealed the molecular mechanism of DNA cleavage by ApaI endonuclease. (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Yokokawa, S.H. Yoshimura, Y. Naito, T. Ando, A. Yagi, N. Sakai, K. Takeyasu
  • 雑誌名: IEE Proc. Nanobiotechnol 153(4) ページ: 60-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of glutathione-coupled cantilever for the single-molecule force measurement by scanning force microscopy. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.H. Yoshimura, H. Takahashi, S. Otsuka, K. Takeyasu
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580(16) ページ: 3961-3965
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast-scanning atomic force microscopy reveals the ATP/ADP-dependent conformational changes of GroEL. (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Yokokawa, C. Wada, T. Ando, N. Sakai, A. Yagi, S.H. Yoshimura, K. Takeyasu
  • 雑誌名: EMBO J. 25(19) ページ: 4567-4576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human ObgH1 and ObgH2 participate in the maintenance of mitochondria and nucleolar architectures. (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirano, R.L. Ohniwa, C. Wada, S.H. Yoshimura, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Genes Cells 11(11) ページ: 1295-1304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional co-activator PC4, a chromatin-associated protein, induces chromatin condensation. (2006)
  • 著者名/発表者名: C. Das, K. Hizume, K. Batta, B.R.P. Kumar, S.S. Gadad, S. Ganguly, S. Lorain, A. Verreault, P.. P. Sadhale, K. Takeyasu, T.K. Kundu
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 26 ページ: 8303-8315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic state of DNA topology is essential for genome condensation in bacteria. (2006)
  • 著者名/発表者名: R.L. Ohniwa, K. Morikawa, J. Kim, T. Ohta, A. Ishihama, C. Wada, K. Takeyasu,
  • 雑誌名: EMBO J. 25 ページ: 5591-5602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linker histone H1 per se can induce three-dimensional folding of chromatin fiber. (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Hizume, S.H. Yoshimura, K. Takeyasu
  • 雑誌名: Biochemistry 44(39) ページ: 12978-12989
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protective effect of vitamin C against double-strand breaks in reconstituted chromatin visualized by single-molecule observation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshikawa, K. Hizume, Y. Oda, K. Takeyasu, S. Araki, K. Yoshikawa
  • 雑誌名: Biophys. J. 90(3) ページ: 993-999
  • 査読あり
• [学会発表] Hydrophobic interaction between importin β and nucleoporins facilitates fast and selective transport through the nuclear pore complex (2009)
  • 著者名/発表者名: S.H. Yoshimura
  • 学会等名: the EMBO conference series on Nuclear Structure and Dynamics
  • 発表場所: L'Isle sur la Sorgue(France)
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] Advances in Single-molecular Research for Biology & Nanoscience (2008)
  • 著者名/発表者名: S.H. Yoshimura, K. Takeyasu
  • 学会等名: Xth Annual Linz Winter Workshop
  • 発表場所: Linz (Austria)
  • 年月日: 2008-02-17
• [学会発表] Single-molecule structural and functional analyses of protein transport through the nuclear pore complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.H. Yoshimura
  • 学会等名: The VIIIth symposium on SPM and organic materials
  • 発表場所: Dresden (Germany)
  • 年月日: 2006-09-28
• [備考]
  • URL: http://www/lif.kyoto-u.ac.jp/labs/chrom/index.html