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2018 年度 実績報告書

高次クロマチン構造の確立と維持を制御する分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 17H03713
研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

中山 潤一  基礎生物学研究所, クロマチン制御研究部門, 教授 (60373338)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード遺伝子 / 発現制御 / ヘテロクロマチン / 分裂酵母 / ユビキチン
研究実績の概要

真核生物の染色体機能に必須なヘテロクロマチン形成の分子メカニズム解明を目指して、平成30年度は以下の2つの項目の研究を実施した。

1.ヒストンメチル化酵素複合体の機能解析:先行して実施した研究によって、CLRC複合体がin vitroでヒストンH3をユビキチン化する活性を持つこと、また分裂酵母のヘテロクロマチン領域にユビキチン化H3が局在していることを明らかにした。本年度は、実際にCLRCがin vivoでヒストンH3を基質にしているのか明らかにするため、セントロメアの近傍領域にlacOリピートが挿入され、lacI-GFPの局在が確認されている株を利用し、抗GFP抗体を用いたクロマチン免疫沈降実験によってユビキチン化H3の検出を試みた。PCRによって実際にセントロメアのリピート領域が沈降されていることを確認できたが、共沈された画分の質量分析では、ユビキチン化H3を検出することはできなかった。今後はヘテロクロマチン領域のH3を濃縮するなど、別の手法の組み合わせる必要があることが分かった。

2.ヒストン脱アセチル化複合体の機能解析:分裂酵母のHP1タンパク質の一つであるChp2と、Clr3を含むSHREC複合体の機能的な関係を明らかにするため、Chp2のH3K9me3結合能の重要性を検討した。H3K9me3に結合できない変異Chp2(W199A)を発現させた株では、chp2の欠損株と同程度のサイレンシング異常が観察された。また、生化学的な解析から、Chp2のH3K9me3結合能は、SHREC複合体の維持に重要なことが明らかになった。

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

平成30年度の研究で、分裂酵母のヘテロクロマチン領域におけるユビキチン化されたH3の局在が確認できなかったが、lacO-LacI-GFPの系がセントロメア近傍領域の免疫沈降に使えることが明らかになり、平成31年度はこの系を改良してin vivoの修飾状態の検証に役立てられると期待されるため。また変異Chp2を用いた機能解析によって、Chp2のH3K9me結合能がSHRECの機能に重要であることを明らかにできたため。

今後の研究の推進方策

最終的な目標としては、ヘテロクロマチン領域においてCLRCがH3のユビキチン化を行っていることを直接証明することである。この目標のために、免疫沈降したクロマチンを分画する方法を検討する。また、以前作製を試みたユビキチン化H3に対する抗体の有用性の検討を継続して進める予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Karolinska Institutet(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Karolinska Institutet
  • [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Uppsala University
  • [雑誌論文] Meiosis-specific cohesin component, Rec8, promotes the localization of Mps3 SUN domain protein on the nuclear envelope.2019

    • 著者名/発表者名
      Jagadeeswara Rao Bommi, Hanumanthu Bala Durga Prasada Rao, Kiran Challa, Mika Higashide, Kaori Shinmyozu, Jun‐ichi Nakayama, Miki Shinohara, Akira Shinohara
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 24 ページ: 94-106

    • DOI

      10.1111/gtc.12653

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNAi-dependent heterochromatin assembly in fission yeast Schizosaccharomyces pombe requires heat-shock molecular chaperones Hsp90 and Mas5.2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Okazaki, Hiroaki Kato, Tetsushi Iida, Kaori Shinmyozu, Jun-ichi Nakayama, Yota Murakami, Takeshi Urano
    • 雑誌名

      Epigenetics & Chromatin

      巻: 11 ページ: 26

    • DOI

      10.1186/s13072-018-0199-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The binding of Chp2's chromodomain to methylated H3K9 is essential for Chp2's role in heterochromatin assembly in fission yeast.2018

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Maksimov, Eriko Oya, Mayo Tanaka, Takayuki Kawaguchi, Aki Hachisuka, Karl Ekwall, Pernilla Bjerling, Jun-ichi Nakayama
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 13 ページ: e0201101

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0201101

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Impact of nucleic acid and methylated H3K9 binding activities of Suv39h1 in heterochromatin assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Nakayama
    • 学会等名
      Chromatin Meets Epigenetics: From Organization To Function KAUST
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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