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2022 年度 実施状況報告書

ヒストン修飾酵素の翻訳調節を介したポリアミンによる遺伝子発現制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K15258
研究機関千葉科学大学

研究代表者

坂本 明彦  千葉科学大学, 薬学部, 助教 (10737290)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードヒストン修飾 / ヒストン脱メチル化酵素 / ポリアミン / 翻訳 / 遺伝子発現
研究実績の概要

がんや生活習慣病などの疾病との関連において、エピジェネティックな遺伝子発現制御に重要な役割を果たすヒストン修飾の異常が報告されている。研究代表者は、ヒストンアセチル化に着目し、細胞増殖促進因子ポリアミンがヒストンアセチル化酵素を翻訳レベルで制御することを明らかにし、ポリアミンをヒストン修飾酵素の制御因子として提唱した。そこで本研究では、ヒストン修飾において重要なヒストンメチル化におけるポリアミンの効果を検討した。
昨年度までの研究により、細胞内のポリアミン減少によりヒストンメチル化の増加、ヒストン脱メチル化酵素JARID1C、JMJD2A及びUTXの発現の有意な減少を見出した。また、これらヒストン脱メチル化酵素は、ポリアミンにより翻訳レベルで発現制御することが示唆された。
ポリアミンによるヒストン脱メチル化酵素翻訳制御機構を解明するため、各mRNAの一部をEGFP遺伝子に繋げたプラスミドを作製した。また、部位特異的変異導入法により変異させたプラスミドを作製し、EGFPの発現量から各mRNAにおけるポリアミン作用部位を同定した。JMJD2A mRNAにおいて、ポリアミン作用部位を詳細に解析したところ、翻訳抑制構造であるG-quadruplex(グアニン四重鎖)を形成する可能性を見出した。そこで、G-quadruplex構造を欠損させた変異体を作製しポリアミンの効果を解析したところ、ポリアミンがG-quadruplex構造付近に作用し、mRNAの構造を変化させ、JMJD2Aの翻訳促進させることが明らかとなった。

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

ポリアミンによるJMJD2Aの翻訳制御機構を明らかにできたため。

今後の研究の推進方策

JARID1CおよびUTX mRNAにおいて、同定したポリアミン作用部位の範囲が広いため、断片化した変異体を作製し、ポリアミン作用部位をさらに絞る。その後、RNAの2次構造から特徴的な構造を予測し、変異体を作製することで詳細に解析する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Urinary Amino Acid-Conjugated Acrolein and Taurine as New Biomarkers for Detection of Dementia2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Madoka、Uemura Takeshi、Mizoi Mutsumi、Waragai Masaaki、Sakamoto Akihiko、Terui Yusuke、Kashiwagi Keiko、Igarashi Kazuei
    • 雑誌名

      Journal of Alzheimer's Disease

      巻: 92 ページ: 361~369

    • DOI

      10.3233/JAD-220912

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A search for acrolein scavengers among food components2023

    • 著者名/発表者名
      Uemura Takeshi、Uchida Masashi、Nakamura Mizuho、Shimekake Momo、Sakamoto Akihiko、Terui Yusuke、Higashi Kyohei、Ishii Itsuko、Kashiwagi Keiko、Igarashi Kazuei
    • 雑誌名

      Amino Acids

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00726-023-03248-7

  • [雑誌論文] Alkaline Stress Causes Changes in Polyamine Biosynthesis in Thermus thermophilus2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Teruyuki、Sakamoto Akihiko、Kashiwagi Keiko、Igarashi Kazuei、Moriya Toshiyuki、Oshima Tairo、Terui Yusuke
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 13523~13523

    • DOI

      10.3390/ijms232113523

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Polyamines produced by an extreme thermophile are essential for cell growth at high temperature2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Akihiko、Tamakoshi Masatada、Moriya Toshiyuki、Oshima Tairo、Takao Koichi、Sugita Yoshiaki、Furuchi Takemitsu、Niitsu Masaru、Uemura Takeshi、Igarashi Kazuei、Kashiwagi Keiko、Terui Yusuke
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 172 ページ: 109~115

    • DOI

      10.1093/jb/mvac048

    • 査読あり
  • [学会発表] ポリアミンによるヒストン脱メチル化酵素の合成促進2023

    • 著者名/発表者名
      坂本明彦, 照井祐介, 五十嵐一衛, 柏木敬子
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会第13年会
  • [学会発表] Thermus thermophilusのプトレッシン生合成経路2023

    • 著者名/発表者名
      小林照幸,坂本明彦, 柏木敬子,五十嵐一衛, 高尾浩一, 植村武史, 森屋利幸, 大島泰郎, 照井祐介
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会第13年会
  • [学会発表] 認知症疾患における尿中アミノ酸抱合アクロレインとタウリン量の低下2023

    • 著者名/発表者名
      吉田円,植村武史,溝井睦美,藁谷正明,坂本明彦,照井祐介,柏木敬子,五十嵐一衛
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会第13年会
  • [学会発表] Regulation of gene expression through translational stimulation of histone modifying enzymes by polyamines.2022

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi, K., Sakamoto, A., Terui, Y., Igarashi, K.
    • 学会等名
      6th International Conference on Polyamines: Biochemical, Physiological and Clinical Perspectives
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanisms of cell and tissue toxicity caused by acrolein2022

    • 著者名/発表者名
      Igarashi, K., Uemura, T., Sakamoto, A., Terui, Y., Kashiwagi, K.
    • 学会等名
      6th International Conference on Polyamines: Biochemical, Physiological and Clinical Perspectives
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 千葉科学大学 薬学部 病態生化学研究室

    • URL

      http://www.cis.ac.jp/~kkashiwagi/

  • [備考] 千葉科学大学ホーム_教員検索_坂本 明彦

    • URL

      https://www.cis.ac.jp/teacher/detail/49

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公開日: 2023-12-25  

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