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2019 年度 実績報告書

アクチンファミリーによるヒストンダイナミクス制御の解明と応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 18H02164
研究機関東北大学

研究代表者

原田 昌彦  東北大学, 農学研究科, 教授 (70218642)

研究分担者 太田 邦史  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90211789)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードアクチンファミリー / ヒストンバリアント / クロマチン
研究実績の概要

核内でゲノムDNAはヒストンと結合してクロマチンを形成し、その構造によってゲノム機能が制御されている。クロマチン構造は様々な要因によって調整を受けているが、その一つであるヒストンバリアントの機能が注目されている。ヒストンバリアントは、通常のヒストンに相同性を有する一群のタンパク質であり、その中でもH2AヒストンのバリアントであるH2A.Zは、進化的に保存されている。H2A.Zは多くの遺伝子の環境に応答した転写制御に関与しており、その機能の異常が、ヒトでは細胞がん化に関与することも示されている。しかし、H2A.Zの導入や排除の機構については、不明な点が多く残されている。これまでに我々は、核内のアクチンファミリーがこれらの機構に関与することを見出し、さらに解析を進めている。脊椎動物のChIP-seq解析に先立って、出芽酵母を用いてH2A.ZのChIP-解析を行ったところ、アクチンファミリーに加えて、H2A.Zの存在自体が、細胞分裂後のH2A.Zの導入に強く影響することが示された。また、アクチンファミリーに特異的に結合する二重環状ペプチドを利用した解析により、H2A.Zの排除に関わるINO80クロマチンリモデリング複合体の機能において、その構成因子であるアクチンファミリーArp8が同複合体のクロマチンへの結合に関与することが示された。一方、同じく構成因子のアクチンファミリーArp5はクロマチンへの結合には関与しないなど、これらのアクチンファミリーの機能の差異を明らかにすることができた。

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

新型コロナ感染症の影響を受け、一部予定していた測定ができないなどの問題も発生したが、脊椎動物細胞に先立って行った出芽酵母H2A.ZのChIP-seqによってH2A.Z導入に関与する要因が解析できた。さらに、核内のアクチンファミリーに特異的な二重環状ペプチドを用いた解析が順調に行えた点などを考慮して、本研究は現在までおおむね順調に進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

今後は、H2A.Zの導入部位のゲノムワイド解析をさらに進め、これに関連する因子の同定も進める。また、これまでの研究によってアクチンファミリーに特異的な二重環状ペプチドの有用性が示されたため、他の二重環状ペプチドも利用して、さらに解析を進める。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Instutute of Molecular Genetics(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Instutute of Molecular Genetics
  • [国際共同研究] Friesrich Miescher Institute(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Friesrich Miescher Institute
  • [雑誌論文] Effect of mycalolides isolated from a marine sponge Mycale aff. nullarosette on actin in living cells2019

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takanaka Yoko、Kina Yuto、Nakamura Fumiaki、Yamazaki Shota、Harata Masahiko、Soest Rob W. M. van、Kimura Hiroshi、Nakao Yoichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 7540

    • DOI

      10.1038/s41598-019-44036-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 酸化ストレスに応答した転写制御におけるヒストンバリアントH2A.Zアイソフォームの機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      荻原望、高橋大輔、堀哲也、深川竜郎、原田昌彦
    • 学会等名
      第37回染色体ワークショップ、第18回核ダイナミクス研究会
  • [学会発表] "二重環状ペプチドによるINO80クロマチンリモデリング複合体活性の人為的制御2020

    • 著者名/発表者名
      原田海,秋山佑亮,高橋祐一郎,町田奈々子,Cristian Heinis,原田昌彦
    • 学会等名
      第37回染色体ワークショップ、第18回核ダイナミクス研究会
  • [学会発表] DNA損傷修復における細胞核構造とクロマチンの相互作用:その機構解明と人為操作2020

    • 著者名/発表者名
      尾間 由佳子、折原 行希、高橋 大輔、小西 辰紀、原田 昌彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [学会発表] Common and distinct roles of the isoforms of histone variant H2A.Z in transcriptional regulation2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi. Noboru Ogihara, Masayuki Kusakabe, Saho Kitagawa, Yukako Oma, Masahiko Harata
    • 学会等名
      26th Wilhelm Bernhard Workshop on the cell nucleus
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of nuclear actin in human progeria cells2019

    • 著者名/発表者名
      髙橋祐人、町田奈々子、Tom Misteli、Robert Grosse、宮本圭、原田昌彦
    • 学会等名
      26th Wilhelm Bernhard Workshop on the cell nucleus
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular evolution of the histone variant H2A.Z2019

    • 著者名/発表者名
      Saho Kitagawa, Masayuki Kusakabe, Hiroyuki Oku, Daisuke Takahashi, Takumi Narimiya, Yu Nakabayashi, Masayuki Seki, Masahiko Harata
    • 学会等名
      26th Wilhelm Bernhard Workshop on the cell nucleus
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of actin family proteins in chromatin and nuclear functions2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Harata
    • 学会等名
      26th Wilhelm Bernhard Workshop on the cell nucleus
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞核内の階層構造による生命機能の制御2019

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      平成31年度遺伝研研究会「クロマチン・細胞核の形成のダイナミクスによるゲノム制御」
    • 招待講演
  • [学会発表] Crosstalk of nuclear actin with lipid and lamin2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Harata
    • 学会等名
      Nuclear Architecture, Lipids, and Phase Separation, Prague
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 転写制御及び抗体遺伝子多様化におけるヒストンバリアントH2A.Zアセチル化修飾の寄与2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤汰凱、高橋大輔、日下部将之、原田昌彦
    • 学会等名
      日本生化学会 東北支部 第85回例会・シンポジウム
  • [学会発表] "DNA 損傷により誘導される姉妹染色分体間接着へのコヒーシンSUMO化と核膜孔複合体の関与2019

    • 著者名/発表者名
      尾間 由佳子、折原 行希、高橋 大輔、小西 辰紀、原田 昌彦
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
  • [学会発表] DNA損傷損傷部位-核膜孔複合体間相互作用の損傷誘導的コヒージョンへの関与2019

    • 著者名/発表者名
      尾間 由佳子、折原 行希、高橋 大輔、小西 辰紀、原田 昌彦
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第52回研究報告会
  • [学会発表] ヒストンバリアント H2A.Z 機能構造の進化的保存性の解析2019

    • 著者名/発表者名
      北川紗帆 、日下部将之 、奥 裕之 、高橋大輔 、成宮 巧、 中林 悠、関 政幸、原田昌彦
    • 学会等名
      第52会酵母遺伝学フォーラム
  • [学会発表] 細胞核内のアクチン繊維形成によるゲノム機能制御解明と人為操作の試み2019

    • 著者名/発表者名
      上野佑也、町田奈々子、山本浩志、山崎祥他、原田昌彦
    • 学会等名
      東北大学&理研 第1回ワークショップ
  • [学会発表] 早老症細胞における核内アクチン動態変化の解析2019

    • 著者名/発表者名
      髙橋祐人、町田奈々子、Tom Misteli、Robert Grosse、宮本圭、原田昌彦
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] "ヒストンバリアントH2A.Z のクロマチン導入部位決定機構解析 Mechanism of H2A.Z deposition into specific regions of chromatin"2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Saho Kitagawa, Arisa Oda, Ryo Kariyazono, Yukako Oma, Kunihiro Ohta, Masahiko Harata
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会

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公開日: 2021-12-27  

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