ＳＵＭＯとユビキチン複合鎖によるエピゲノム制御

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23616004
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 斉藤 寿仁 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (50211925)
• キーワード: SUMO / ユビキチン / 細胞周期 / DNA脱メチル化 / 塩基除去修復 / PML / RNF4 / TDG

研究概要

TDGは、DNAのG：U/T塩基対のミスマッチ修復に関わるグリコシラーゼで、TETと連携して5mCの脱メチル化に関わることでDNAメチル化修飾の状態を能動的に制御する因子として機能する。TDGは翻訳後修飾因子SUMOとユビキチン修飾の基質であり、TDGはSUMO化によりDNA結合能が減弱し、S期においてユビキチン-プロテアソーム系により分解を受ける。TDGは主に核内に存在しているものの、核移行やDNA結合の制御、そしてS期における分解がどのように制御されているのかは不明な点が多い。本研究では、1) TDGの細胞内局在と発現量の変化とSUMO化の変動の相関、および2) SUMO依存型ユビキチンリガーゼRNF4との相互作用の解析とS期におけるTDGの分解について解析を行った。TDG変異体の解析からSUMO化とDNA結合や各局在との明確な関連性を見い出すことはできなかったが、TDGのN末端領域にNLS類似配列を推定し、能動的な核内輸送経路の存在を示すことができた。PML-bodyとの関連性も明確になった。また、TDGのS期分解については、RNF4が関与する可能性が低いことをsiRNAによるRNF4ノックダウン細胞の解析から示唆した。一方で、S期における分解とは独立する形で、細胞質に移行して分解する経路が存在することを示し、この経路におけるRNF4の関与を推定した。

研究成果

• [雑誌論文] SUMO-modification and elimination of the active DNA demethylation enzyme TDG in cultured human cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Moriyama T, Fujimitsu Y, Yoshikai Y, Sasano T, Yamada K, Murakami M, Urano T, Sugasawa K, Saitoh H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commn. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2014.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] The SUMO-targeted ubiquitin ligase RNF4 localizes to etoposide-exposed mitotic chromosomes: Implication for a novel DNA damage response during mitosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Fujimitsu Y, Sasano T, Yoshikai Y, Ban-Ishihara R, Nariai Y, Urano T, Saitoh H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commn. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2014.03.106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of a mouse Aos1-Uba2 chimeric SUMO-E1 enzyme, mAU, and its expression in baculovirus-insect cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Yuasa E, Kanemaru A, Saito M, Saitoh H.
  • 雑誌名: Bioengineered 巻: 5 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assay methods for small ubiquitin-like modifier (SUMO)-SUMO-interacting motif (SIM) interactions in vivo and in vitro using a split-luciferase complementation system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirohama M, Voet AR, Ozawa T, Saitoh H, Nakao Y, Zhang KY, Ito A, Yoshida M.
  • 雑誌名: Anal Biochem. 巻: 448 ページ: 92-94
  • DOI: doi: 10.1016/j.ab.2013.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectomycin B1 as a novel SUMOylation inhibitor that directly binds to SUMO E2. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirohama M, Kumar A, Fukuda I, Matsuoka S, Igarashi Y, Saitoh H, Takagi M, Shin-ya K, Honda K, Kondoh Y, Saito T, Nakao Y, Osada H, Zhang KY, Yoshida M, Ito A.
  • 雑誌名: ACS Chem Biol. 巻: 8(12) ページ: 2635-2642
  • DOI: doi: 10.1021/cb400630z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of the SUMO modification system is required for the accumulation of RAD51 at sites of DNA damage. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shima H, Suzuki H, Sun J, Kono K, Shi L, Kinomura A, Horikoshi Y, Ikura T, Ikura M, Kanaar R, Igarashi K, Saitoh H, Kurumizaka H, Tashiro S.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 126(Pt 22) ページ: 5284-5292
  • DOI: doi: 10.1242/jcs.133744
  • 査読あり
• [雑誌論文] The transcriptional cofactor MCAF1/ATF7IP is involved in histone gene expression and cellular senescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasai N, Saitoh N, Saitoh H, Nakao M.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 8(7) ページ: e68478
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0068478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and bacterial expression of the catalytic domain of the SENP1 gene of Oryzias latipes (2013)
  • 著者名/発表者名: Obata S, Yuasa E, Seki D, Kitano T, Saitoh H.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 77(8) ページ: 1788-1791
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of RNF4 in the ubiquitination of Rta of Epstein-Barr virus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yang YC, Yoshikai Y, Hsu SW, Saitoh H, Chang LK.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288(18): ページ: 12866-12879
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M112.413393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of a human cell line stably overexpressing mouse Nip45 and characterization of Nip45 subcellular localization. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi K, Ozaki M, Kuraoka I, Saitoh H.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 430(1) ページ: 72-77
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2012.11.020
  • 査読あり
• [学会発表] DNA複製部位におけるヒストンシャペロンCAF1のp150サブユニットとSUMO-2/3の相互作用に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 湯浅 映里, 斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] 塩基除去修復反応でDNA脱メチル化を制御するDNAグリコシラーゼＴＤＧの機能ドメインの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桝田 実紗妃, 森山 大志, 村上 真隆, 斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] in situ SUMO化反応系を用いた核膜孔SUMO-E3リガーゼRanBP2/Nup358の活性制御に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中山 智文, 斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] 好中球の分化と成熟に伴う細胞核の分子構造変換に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河田 仁, 菊池 亮, 斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] DNA脱メチル化酵素TDGのSUMO化修飾による機能制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森山 大志, 浦野 健, 菅澤 薫, 斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131203
• [学会発表] DNAトポイソメラーゼII阻害剤Etoposideで処理した染色体へのSUMO化依存的ユビキチンリガーゼRNF4の蓄積 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤 雅幸, 浦野 健, 斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131203
• [学会発表] ヒト成熟好中球トHL60細胞を用いた分葉核と脱凝縮クロマチンネットワークの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河田仁、斉藤寿仁
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] セミインタクト細胞を用いたSUMO修飾システムの制御基盤の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤寿仁、湯浅映里、中山智文
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] DNA脱メチル化因子Thimine DNA Glycosylase (TDG)のSUMO修飾による機能制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森山大志、浦野健、菅澤薫、斉藤寿仁
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 20130530-20130531
• [学会発表] SUMO修飾とSUMO相互作用因子によるゲノムとエピゲノムの管理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤雅幸、斉藤寿仁
  • 学会等名: 日本エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 20130530-20130530