メディエーター複合体による液相形成とその転写制御機構の解明

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22401
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 高橋 秀尚 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (30423544)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: 液ー液相分離 / 転写 / RNAポリメラーゼII / メディエーター

研究実績の概要

転写制御因子のメディエーター複合体が、液相形成のコアとして機能することが示され、液相による遺伝子制御機構の解明は国際的に大変注目されている。ところが、液相が実際にどのような因子によって構成され、どのようなメカニズムによって遺伝子発現を制御するのかに関して、明らかとなっていない。これまでに、私はメディエーター複合体のサブユニットMed26 が、転写伸長因子複合体Super elongation complex（SEC）をc-Myc やHsp70 などの腫瘍関連遺伝子領域に、Little elongation complex（LEC）をsmall nuclear RNA（snRNA）遺伝子領域にリクルートし、それらの遺伝子の転写を制御することを明らかにした。【Takahashi H, et. al. Cell 146(1), 2011】【Takahashi H, et. al. Nat Commun 6, 5941, 2015】。さらに、最近の解析によって、Med26はLECと共に核内ボディCajal bodies（CBs）に局在し、snRNA遺伝子に加えて、複製依存性ヒストン遺伝子などのmRNAにポリAの無い遺伝子の転写終結を制御することを明らかとした【Takahashi H, et al. Nat Commun, 11(1):1063, 2020】。本研究では、Med26を含むメディエーター複合体が形成する液相構成因子を網羅的に同定する手法を確立する。本方法では、Med26の抗体を用いて、周辺のタンパク質をin situでビオチン化する。ビオチン化されたタンパク質を質量分析計を用いて網羅的に同定する。本手法を確立し、メディエーター複合体が形成する液相の転写制御における役割を解明する。

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

in situビオチン化によって、メディエーター複合体をコアとする液相構成因子を網羅的に同定する方法の確立を行っている。Med26抗体を用いて、メディエーター複合体をコアとする液相構成因子のタンパク質の同定を行った。質量分析計による解析によって、Med26の周辺タンパク質の候補が多数同定された。1,6-Hexandiol処理によって、それらのビオチン化シグナルは減少することから、Med26による液相形成に関与するタンパク質群が同定されている可能性が高い。

今後の研究の推進方策

Med26を含むメディエーター複合体の液相形成メカニズムを明らかにする。
●Med26は、複雑性の少ないアミノ酸領域（IDR）を多く含んでいることから、液相を形成する可能性が考えられる。そこで、Med26のIDR領域のリコンビナントタンパク質を作製し、試験管内で液滴を形成するのかについて解析する。
●GFP-Med26（野生型、各種変異型）を細胞内で発現させ、それらが核内で液相を形成するのかについて、超解像顕微鏡を用いた解析やFluorescence Recovery After Photobleaching（FRAP）解析を行い解明する。

研究成果

• [国際共同研究] ストワーズ医学研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ストワーズ医学研究所
• [雑誌論文] Gain-of-Function MN1 Truncation Variants Cause a Recognizable Syndrome with Craniofacial and Brain Abnormalities. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyake N*, Takahashi H, Nakamura K, Isidor B, Hiraki Y, Koshimizu E, Shiina M, Sasaki K, Suzuki H, Abe R, Kimura Y, Akiyama T, Tomizawa SI, Hirose T, Hamanaka K, Miyatake S, Mitsuhashi S, Mizuguchi T, Takata A, Obo K, Kato M, Ogata K, Matsumoto N*
  • 雑誌名: Am J Hum Genet 巻: 106(1) ページ: 13-25
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2019.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of Mediator and Little Elongation Complex in transcription termination. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H*, Ranjan A, Chen S, Suzuki H, Shibata M, Hirose T, Hirose H, Sasaki K, Abe R, Takigawa I, Tsukiyama T, Watanabe M, Fujii S, Iida M, Yamamoto J, Yamaguchi Y, Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama I. K, Washburn P. M, Saraf A, Florens L, Sato S, Tomomori-Sato C, Conaway C.R, Conaway W.J*, Hatakeyama S*
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 11(1) ページ: 1063
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14849-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shank2 binds to aPKC and controls tight junction formation with Rap1 signaling during establishment of epithelial cell polarity. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K*, Kojitani N, Hirose H, Yoshihama Y, Suzuki H, Shimada M, Takayanagi A, Yamashita A, Nakaya M, Hirano H, Takahashi H*, Ohno S*
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 31(1) ページ: 107407
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.02.088
  • 査読あり
• [学会発表] メディエーター複合体による転写終結制御機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 秀尚, Amol Ranjan, 鈴木 秀文, 阿部 竜太, 廣瀬 智威, 佐々木 和教, 山口 雄輝, 中山 敬一, Joan Conaway, Ronald Conaway, 畠山 鎮次
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] メディエーターは2つの異なる核内凝集体を結びつけることによって転写終結を制御する (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 秀文, 阿部 竜太, 安井 七海, 高橋 秀尚
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] クロマチン構造変換を伴った遺伝子発現制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 嶋田 美穂, 中太 智義, 高橋 秀尚, Robert G.Roeder
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] メディエーター複合体による転写制御機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 秀尚
  • 学会等名: 第91回日本遺伝学会
  • 招待講演
• [備考] ホームページ
  • URL: https://ycu-molecularbiology.jp/