ポリコーム群によるヒストンH2Aユビキチン化の局在と役割

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25871129
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 遠藤 充浩 独立行政法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, 客員研究員 (40391883)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ヒストン修飾 / クロマチン / 転写 / 胚性幹細胞 / 発生 / 分化 / 減数分裂

研究実績の概要

ヒストンH2Aのモノユビキチン化修飾 (H2AK119ub1)酵素Ring1A/Bによる標的遺伝子の発現制御機構の詳細を明らかにするため、マウスES細胞をモデル系として用いて、Ring1A/Bに結合するPcgfファミリー遺伝子産物(Pcgf1-6)の機能発現機序に注目した研究を行った。Pcgf2/4(Mel18/Bmi1)はPRC1ポリコーム複合体を形成し、PRC2ポリコームによるヒストンH3K27トリメチル化修飾(H3K27me3)に依存して発生関連遺伝子群へ結合することが分かっている。一方で、Pcgf6はRing1A/B,Rybp,L3mbtl2,Max/Mga等と共に固有の複合体を形成し、減数分裂に関連する遺伝子群の転写開始点に結合してこれらの発現抑制に寄与することが分かった。また、Pcgf6が結合するDNA配列にはE-boxが高頻度に含まれ、Pcgf6の標的遺伝子への結合はbHLH-LZ型転写因子Max/Mgaに依存することも明らかになった。さらに、ES細胞においてPcgf6を欠損させると、これら減数分裂遺伝子座におけるRing1B結合およびH2AK119ub1修飾が消失し、さらにH3K27me3修飾も消失した。逆にPcgf6を特定の遺伝子座へ人為的にリクルートさせると、Ring1B/H2AK119ub1修飾に加えてPRC2ポリコーム/H3K27me3修飾も誘導されることが分かった。以上より、Pcgf6複合体は転写因子Max/Mgaに依存して減数分裂関連遺伝子に結合し、H2AK119ub1修飾を介してPRC2複合体をリクルートして、これら標的遺伝子の転写抑制に寄与することが明らかになった。これはポリコーム群による標的結合の仕組みとして従来と異なる新規の知見であり、PRC2ポリコームのリクルートにH2AK119ub1修飾が関わる可能性を示唆した重要な成果だと思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Gene regulation. Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Arner E, Daub CO, Vitting-Seerup K, Andersson R, Lilje B, Drabløs F, Lennartsson A, Rönnerblad M, Hrydziuszko O, Vitezic M, Freeman TC, Alhendi AM, Arner P, Axton R, Baillie JK, Beckhouse A, Bodega B, Briggs J, Brombacher F, Davis M, Detmar M, Ehrlund A, Endoh M et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 347 ページ: 1010-1014
  • DOI: 10.1126/science.1259418.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] MBLR-PRC1ポリコーム複合体による減数分裂遺伝子のエピジェネティック制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] Role of an atypical Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) involving MBLR and Mga/Max in repressing meiosis-related genes in mouse ES cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 学会等名: 第12回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] MBLR-assembled atypical Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) is directed to meiosis-related genes by Max/Mga and drives PRC2 recruitment (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤充浩、信賀順、遠藤高帆、古関明彦
  • 学会等名: 第8回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-27