DNA損傷時のユビキチンリガーゼRNF126による転写制御メカニズムの解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K12157
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 石田 典子 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (10361073)
• 研究分担者: 中川 直 山陽小野田市立山口東京理科大学, 薬学部, 講師 (30707013)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ユビキチンリガーゼ / タンパク分解 / ユビキチン化 / 転写制御

研究実績の概要

DNA損傷時にDNA損傷修復と転写制御がユビキチン依存性タンパク質分解を介して協調的に制御されていることを示すことが本研究の目標であり、代表者らがDNA修復因子Ku80のユビキチンリガーゼとして発見した、RNF126によるヒストンシャペロンNAP1L1のタンパク分解を介した、DNA損傷におけるクロマチン構造変換と転写制御メカニズムを明らかにしたい。
代表者らはこれまでにNAP1のカウンターパートであるNAP1L1がユビキチンリガーゼRNF126と結合し、ユビキチン化されてタンパク質分解を受けることを発見した。細胞株を用い、野生型やユビキチン化活性を欠損した変異体RNF126の過剰発現やsiRNAによるRNF126のノックダウン細胞を解析した結果、RNF126は細胞周期のG2初期にNAP1L1の分解を促すことで、増殖に重要な転写因子E2F-1のクロマチンへの結合量と転写活性を負に制御しているのではないかと考えられた。E2F-1はNAP1, NAP2と結合し、コアクチベーターp300/CBPと転写複合体を形成して働くことがこれまでに報告されており、RNF126はNAP1L1のタンパク質分解を介してクロマチン構造を変化させ、転写複合体アセンブリーを制御しているという仮設が考えられた。この仮説を検証するために、NAP1L1のタンパク質発現量を調べて細胞周期を通じて一定であること、またS期のみ核局在を示す結果を得た。しかし、ガンマ線照射時にはNAP1L1の発現量低下が確認された。DNA損傷時には、S期でもNAP1L1が分解を受けて機能を停止すると考えられ、生化学的手法を用いて解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

代表者が所属する東北メディカル・メガバンク機構バイオバンク部門は、コホート研究等における検体の受入・処理・保管管理等が主な業務であり、新型コロナ禍の影響による業務の大幅な変更が生じて対応にも追われ、今年度の予定が遅れている状況である。期間延長した、別課題の基盤Cをまとめるためにそちらに注力したことも本課題研究の遅れの一因である。

今後の研究の推進方策

新型コロナ禍の影響による対応も落ち着き、別課題の基盤Cの論文準備も進んでいるため、半年以上の遅れはあるものの、今後の研究の遂行に大きな問題はないと考える。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ禍の影響による代表者所属機関業務の対応、別課題（基盤C）に注力したことにより、本課題研究に遅れが生じた。新型コロナ禍の影響による対応も落ち着き、別課題の論文化準備も進んでいるため、半年程度の遅れはあるものの、予定通りに研究を進めて予算を使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Landscape of electrophilic and inflammatory stress-mediated gene regulation in human lymphoblastoid cell lines (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishida Noriko、Aoki Yuichi、Katsuoka Fumiki、Nishijima Ichiko、Nobukuni Takahiro、Anzawa Hayato、Bin Li、Tsuda Miyuki、Kumada Kazuki、Kudo Hisaaki、Terakawa Takahiro、Otsuki Akihito、Kinoshita Kengo、Yamashita Riu、Minegishi Naoko、Yamamoto Masayuki
  • 雑誌名: Free Radical Biology and Medicine 巻: 161 ページ: 71～83
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2020.09.023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Autism-Related Protein SETD5 Controls Neural Cell Proliferation through Epigenetic Regulation of rDNA Expression (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Tadashi、Hattori Satoko、Nobuta Risa、Kimura Ryuichi、Nakagawa Makiko、Matsumoto Masaki、Nagasawa Yuko、Funayama Ryo、Miyakawa Tsuyoshi、Inada Toshifumi、Osumi Noriko、Nakayama Keiichi I.、Nakayama Keiko
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: 101030～101030
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Knockout Mouse Models Provide Insight into the Biological Functions of CRL1 Components (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Tadashi、Nakayama Keiko、Nakayama Keiichi I.
  • 雑誌名: Advances in experimental medicine and biology 巻: 1217 ページ: 147～171
  • DOI: 10.1007/978-981-15-1025-0_10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Dominant Transcripts in Oxidative Stress Response by a Full-Length Transcriptome Analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Otsuki Akihito、Okamura Yasunobu、Aoki Yuichi、Ishida Noriko、Kumada Kazuki、Minegishi Naoko、Katsuoka Fumiki、Kinoshita Kengo、Yamamoto Masayuki
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 41 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1128/mcb.00472-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A multi-ethnic meta-analysis identifies novel genes, including ACSL5, associated with amyotrophic lateral sclerosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Ryoichi、Misawa Kazuharu、Tohnai Genki、et al.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01251-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] USP15 suppresses tumor immunity via deubiquitylation and inactivation of TET2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen Lei-lei、Smith Matthew D.、Lv Lei、Nakagawa Tadashi、Li Zhijun、Sun Shao-Cong、Brown Nicholas G.、Xiong Yue、Xu Yan-ping
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1126/sciadv.abc9730
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Amyotrophic Lateral Sclerosis-Associated Mutant of C21ORF2 Is Stabilized by NEK1-Mediated Hyperphosphorylation and the Inability to Bind FBXO3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yasuaki、Nakagawa Tadashi、Akiyama Tetsuya、Nakagawa Makiko、Suzuki Naoki、Warita Hitoshi、Aoki Masashi、Nakayama Keiko
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: 101491～101491
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longitudinal plasma amino acid profiling with maternal genomic background throughout human pregnancy (2020)
  • 著者名/発表者名: M Shirota, D Saigusa, R Yamashita, Y Kato, M Matsumoto, J Yamagishi, N Ishida, K Kumada, Y Oe, H Kudo, J Yokozawa, Y Kuroki, I Motoike, F Katsuoka, M Nagasaki, S Koshiba, K Nakayama, O Tanabe, J Yasuda, S Kure, K Kinoshita, H Metoki, S Kuriyama, N Yaegashi, M Yamamoto, J Sugawara
  • 雑誌名: Medical Mass Spectrometry 巻: 4 ページ: 36-49
  • 査読あり
• [学会発表] 自閉症関連タンパク質SETD5によるrDNAのエピジェネティック制御を介した神経細胞の増殖促進 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川 直、中山 啓子
  • 学会等名: 第10回武田科学振興財団 薬科学シンポジウム(国際学会)
  • 国際学会