天然変性タンパク質の動的構造と機能制御機構の解明

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20227009
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 西村 善文 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (70107390)
• 研究分担者: 明石 知子 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 准教授 (10280728) ; 長土居 有隆 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 助教 (50336591)
• 研究期間 (年度): 2008-06-04 – 2013-03-31
• キーワード: NMR / 転写因子 / クロマチン / 動的構造 / 天然変性状態

研究概要

1．ヒストンの大腸菌発現系を用いてH2A/H2BおよびH3/H4の各複合体とH2A/H2B/H3/H4の各2量体と146塩基対のDNAとの複合体のヌクレオソームについて、MSで試料調製法の最適化を行い、15N,13C,2Hでラベルしたヒストンを調製し溶液中のH2A/H2BのNMR測定を行った。H2A/H2Bは溶液中ではヒストンフォールドの構造はH2AとH2Bの各々で保存されていたが、ヌクレオソーム中と異なりH2AのN末のへリックスとC末のへリックスの構造は壊れていた。
2．H2A/H2BとヒストンシャペロンNAP1との相互作用をNMRで解析した。NAP1のC末の酸性ドメイン単独でヒストンH2A/H2Bと相互作用した。酸性ドメインは天然変性状態のひも状で、アスパラギン酸に富む領域とプロチンとチロシンの領域が別々にヒストンH2A/H2Bの表面の2箇所で相互作用をしていた。アスパラギン酸に富む領域はH2AのN末領域に結合しヌクレオソーム中と同様にヘリックス形成を誘導した。またNAP2の酸性ドメインとH2A/H2Bとの相互作用もNMRで解析した。NAP1の酸性ドメインに比べて結合は弱く、その原因はNAP1で2箇所あった相互作用部位の内の1箇所だけで相互作用部したためである事が分かった。
3．ラベルしたヒストンを用いてヌクレオソームコアの900MHz固体NMRの測定を行なうことができた。
4．ヘテロクロマチン形成因子のChp1、Hp1α、Swi６のクロモドメインの溶液中の構造を解析した。Chp1のクロモドメインのN末にある天然変性領域はヒストンH3のN末のK9メチル化と複合体を形成し、ヘリックスが誘導され、その部位がセントロメアのncRNAと相互作用をすることを見出した。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Gas-phase structure of the histone multimers characterized by ion mobility mass spectrometry and molecular dynamics simulation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saikusa, K., Fuchigami, S., Takahashi, K., Asano, Y., Nagadoi, A., Tachiwana, H., Kurumizaka, H., Ikeguchi, M., Nishimura, Y., Akashi, S.
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 85 ページ: 4165-4171
  • DOI: 10.1021/ac400395j.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterisation of an intrinsically disordered protein complex of Swi5-Sfr1 by ion mobility mass spectrometry and small-angle X-ray scattering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saikusa, K., Kuwabara, N., Kokabu, Y., Inoue, Y., Sato, M., Iwasaki, H., Shimizu, T., Ikeguchi, M., Akashi, S.
  • 雑誌名: Analyst 巻: 138 ページ: 1441-1449
  • DOI: 10.1039/c2an35878f.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic Nucleic Acid-Binding activity of Chp1 Chromodomain Is Required for Heterochromatic Gene Silencin. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Ishida, Hideaki Shimojo, Aki Hayashi, Rika Kawaguchi, Yasuko Ohtani, Koichi Uegaki, Yoshifumi Nishimura, Jun-ichi Nakayama.
  • 雑誌名: Cell. 巻: 47 ページ: 228-241
  • DOI: 10.1016/j.molcel.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Function of homo- and hetero-oligomers of human nucleoplasmin/nucleophosmin family proteins NPM1, NPM2 and NPM3 during sperm chromatin remodeling. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Okuwaki, Ayako Sumi, Miharu Hisaoka, Ai Saotome-Nakamura, Satoko Akashi, Yoshifumi Nishimura, and Kyosuke Nagata.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. in press. 巻: 22 ページ: 4861-4878
  • DOI: 10.1093/nar/gks162.
  • 査読あり
• [学会発表] 質量分析による構造生物学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 学会等名: 中性子連携研究会（第4 回中性子小角散乱解析法研究会）
  • 発表場所: 京都大学東京オフィス(東京都)
  • 年月日: 20130313-20130315
  • 招待講演
• [学会発表] Characterization of IDPs by Mass Spectrometry and MD simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoko Akashi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Intrinsically Disordered Proteins
  • 発表場所: 理化学研究所交流棟ホール(神奈川県)
  • 年月日: 20130123-20130124
• [学会発表] ヘテロクロマチン構造形成因子Swi6クロモドメインとヒストンH3K9me3ペプチドの複合体の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村紗里、下條秀朗、中山潤一、西村善文
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121214-20121216
• [学会発表] 質量分析を用いたヌクレオソームのアセチル化に伴う構造変化の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 畔上奈々子、七種和美、神蔵祐典、戸所泰人、立和名博昭、長土居有隆、胡桃坂仁、西村善文、明石知子
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121214-20121216
• [学会発表] ヒストンシャペロン hNap1のＣ末酸性ドメインとヒストンH2A/H2Bの相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森脇義仁、奥脇暢、永田恭介、戸所泰人、佐藤昌彦、長土居有隆、西村善文
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121214-20121216
• [学会発表] ヒストンシャペロン hNap1のＣ末酸性ドメインとヒストンH2A/H2Bの相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森脇義仁、奥脇暢、永田恭介、戸所泰人、佐藤昌彦、長土居有隆、西村善文
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] 固体NMRを用いたクロマチン構造におけるヒストンの構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 戸所泰人、森脇義仁、長土居有隆、立和名博昭、須賀則之、胡桃坂仁志、西村善文
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] ヘテロクロマチン形成因子HP1αセリンリン酸化クロモドメインのNMR構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川口あゆみ、下條秀朗、濱田京子、中山潤一、西村善文
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] 出芽酵母ミニ染色体においてヒトテロメア配列およびテロメア結合因子がヌクレオソーム形成に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市川雄一、諸橋伸行、半田圭汰、西村善文、胡桃坂仁志、清水光弘
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] 出芽酵母のUme6のactivatorとrepressorとしての機能に関する天然変性領域の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 諸橋伸行、大島えりか、大島綾子、牧野紋子、市川雄一、胡桃坂仁志、福地佐斗志、西村善文、清水光弘
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] ラマン分光法とNMRによる構造生物学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村善文
  • 学会等名: 平成24年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 東京工業大学百年記念館(東京都)
  • 年月日: 20121127-20121129
  • 招待講演
• [学会発表] ヘテロクロマチンタンパク質HP1αセリンリン酸化クロモドメインのNMR構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川口あゆみ、下條秀朗、濱田京子、中山潤一、西村善文
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: ウインク愛知(愛知県)
  • 年月日: 20121108-20121110
• [学会発表] ヘテロクロマチン構造形成因子Swi6クロモドメインとヒストンH3K9me3ペプチドの複合体の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村紗里、下條秀朗、中山潤一、西村善文
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: ウインク愛知(愛知県)
  • 年月日: 20121108-20121110
• [学会発表] テロメアDNAとhTRF2塩基性ドメインの相互作用解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓介、下條秀朗、岩沢佳尚、村井元気、西村善文
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: ウインク愛知(愛知県)
  • 年月日: 20121108-20121110
• [学会発表] Chp1クロモドメインの立体構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下條秀朗、石田真由美、中山潤一、西村善文
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: ウインク愛知(愛知県)
  • 年月日: 20121108-20121110
• [学会発表] ヒストンシャペロン hNap1のＣ末酸性ドメインとヒストンH2A/H2Bの相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森脇義仁、奥脇暢、永田恭介、戸所泰人、佐藤昌彦、長土居有隆、西村善文
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: ウインク愛知(愛知県)
  • 年月日: 20121108-20121110
• [学会発表] 固体NMRを用いたヌクレオソームおけるヒストンH2Aの構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 戸所泰人、森脇義仁、長土居有隆、立和名博昭、胡桃坂仁志、西村善文
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: ウインク愛知(愛知県)
  • 年月日: 20121108-20121110
• [学会発表] Dynamics of nuclear proteins. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Nishimura.
  • 学会等名: Yokohama NMR The 3rd International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • 発表場所: 理化学研究所交流棟ホール(神奈川県)
  • 年月日: 20121011-20121012
• [学会発表] Characterization of histone multimers in the gas phase by ion mobility mass spectrometry and molecular dynamics simulation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Saikusa, Sotaro Fuchigami, Kyohei Takahashi, Yuuki Asano, Aritaka Nagadoi, Hiroaki Tachiwana, Hitoshi Kurumizaka, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura, Satoko Akashi.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 20120922-20120924
• [学会発表] Behavior of intrinsically disordered regions within a protein complex ofSwi5-Sfr1 characterized by IM-MS and SAXS (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Saikusa, Naoyuki Kuwabara, Yuichi Kokabu, Mamoru Sato, Hiroshi Iwasaki, Mitsunori Ikeguchi, Toshiyuki Shimizu, Satoko Akashi
  • 学会等名: 19th International Conference on Mass Spectrometry
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 20120916-20120921
• [学会発表] Structure of a Beta-Crystallin Heterodimer by Ion Mobility and Radical Probe Mass Spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Kevin Downard, Yuichi Kokabu, Mitsunori Ikeguchi, Satoko Akashi
  • 学会等名: 19th International Conference on Mass Spectrometry
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 20120916-20120921
• [学会発表] What happens on the histone multimers in the gas phase? (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Saikusa, Sotaro Fuchigami, Kyohei Takahashi, Yuuki Asano, Aritaka Nagadoi, Hiroaki Tachiwana, Hitoshi Kurumizaka, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura, Satoko Akashi.
  • 学会等名: 19th International Mass Spectrometry Conference.
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 20120915-20120921
• [学会発表] Behavior of Intrinsically Disordered Regions within a Protein Complex of Swi5-Sfr1 Characterized by Ion Mobility Mass Spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Saikusa, Naoyuki Kuwabara, Yuichi Kokabu, Mamoru Sato, Hiroshi Iwasaki, Mitsunori Ikeguchi, Toshiyuki Shimizu, and Satoko Akashi
  • 学会等名: The 60th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics.
  • 発表場所: Vancouver Convention Center, Canada
  • 年月日: 20120520-20120524
• [学会発表] Application of Homology Modelling, Ion Mobility and Protein Footprinting in Unison to Characterize Protein Bimolecular Complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Kokabu, Mitsunori Ikeguchi, Satoko Akashi, Kevin Downard
  • 学会等名: The 60th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Vancouver Convention Center, Canada
  • 年月日: 20120520-20120524
• [学会発表] Impact of Protein Oxidation on their Ion Mobility for Protein Footprinting Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Simin Maleknia, Satoko Akashi, Kevin Downard
  • 学会等名: The 60th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Vancouver Convention Center, Canada
  • 年月日: 20120520-20120524
• [学会発表] Structural analysis of Chip1 chromodomain required for heterochromatin assembly.
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Nishimura.
  • 学会等名: Symposium on the Structure and Folding of Disease Related Proteins.
  • 発表場所: Structural Research Center for Innovative Drug Development（ソウル韓国）
  • 招待講演
• [学会発表] NMR Studies on Chromatin-Related Proteins.
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Nishimura.
  • 学会等名: International Workshop on Pharmaceutical NMR.
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
• [学会発表] 高分子としてのタンパク質構造解析：様々の手法のシンクロナイゼーション －質量分析の立場から－
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 学会等名: 第6回ソフトマター中性子散乱研究会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] NMRによるエピゲノム関連タンパク質の機能解析
  • 著者名/発表者名: 西村善文
  • 学会等名: よこはまNMR構造生物学研究会第46回ワークショップ
  • 発表場所: 理化学研究所交流棟ホール(神奈川県)
• [図書] “現代質量分析学”、高山光男、早川滋雄、瀧浪欣彦、和田芳直編 第26章 生体超分子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 総ページ数: 383-392
  • 出版者: 化学同人
• [図書] “試料分析講座 タンパク質分析”、日本分析化学会編 5.3 タンパク質複合体のネイティブ質量分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 総ページ数: 183-197
  • 出版者: 丸善出版
• [備考] よこはまNMR構造生物学研究会
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/ynmr/
• [備考] よこはまバイオマス研究会
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/ybiomass/
• [備考] 構造エピゲノム研究会
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/segc/