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2016 年度 実績報告書

多機能抗体を用いたエピジェネティクス操作によるヒストン修飾の意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26291071
研究機関東京工業大学

研究代表者

木村 宏  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30241392)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード遺伝子 / 細胞・組織 / バイオテクノロジー / シグナル伝達 / ゲノム / エピジェネティクス制御
研究実績の概要

本研究は、修飾ヒストン特異的抗体や様々な機能を付加した一本鎖可変領域抗体(scFv; single-chain variable fragment)を細胞に導入することで、個々のヒストン修飾を標的とした解析を行い、遺伝子発現とクロマチン制御におけるヒストン修飾の意義について理解することを目的として行っている。

本年度は、分裂期におけるヒストンH3リン酸化の意義を明らかにするため、リン酸化特異的Fabを導入し、染色体分配に対する影響を観察した。昨年度に見られたIgGによる影響とは異なり、Fabの場合には分配異常は見られなかった。従って、一定量のリン酸化をマスクしただけでは分裂に影響しないと考えられた。一方、リン酸化ヒストンと共に免疫沈降される蛋白質を質量分析で探索したところ、いくつかの候補が得られた。そのうちの一つは、アセチル化リジンと結合するブロモドメインを持つ蛋白質であり、この蛋白質のクロマチン結合の解析を行った。リン酸化される部位のセリンやスレオニンをアラニンに置換したヒストンH3との結合を解析したところ、どの部位の変異も結合には影響しなかった。現在、この蛋白質の機能を解析中である。

一方、新規mintbody(modification-specific intracellular antibody)の開発のために、多数のハイブリドーマからscFvをクローニングし、scGFP融合蛋白質として細胞中での発現を行った。その結果、ヒストンH4K20ジメチルや転写伸長型RNAポリメラーゼIIに特徴的なリン酸化等を特異的に認識するプローブが得られた。さらに、オリジナルクローンにいくつかのアミノ酸変異を導入することでH3K27me3特異的mintbodyの発現に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

リン酸化抗体の導入による染色体分配の阻害はFabでは見られず、ブロッキング実験は容易ではないことが分かった。また、免疫沈降により同定された蛋白質のクロマチン結合にヒストンのリン酸化は必須ではなさそうである。
一方、mintbodyの開発は順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

さらに多数のヒストン修飾抗体を用いた解析と人工プローブ作製による解析を行っていくことで、目標を達成したいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

研究代表者は、H28年11に研究室の場所を学内の別な建物に移動し、その準備と再セットアップのため2ヶ月以上顕微鏡を用いた解析や培養細胞を用いる実験が中断された。結果的に、当初想定していたよりも数ヶ月の遅れが生じた。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は、消耗品に充当し、速やかに実験を進める。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Curie Institute/University of Toulouse(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Curie Institute/University of Toulouse
  • [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Edinburgh
  • [雑誌論文] 3. Global histone modification fingerprinting in human cells using epigenetic reverse phase protein array2017

    • 著者名/発表者名
      Partolina M, Thoms HC, MacLeod KG, Rodriguez-Blanco G, Clarke MN, Venkatasubramani AV, Beesoo R, Larionov V, Neergheen-Bhujun VS, Serrels B, Kimura H, Carragher NO, Kagansky A.
    • 雑誌名

      Cell Death Discov

      巻: 3 ページ: 16077

    • DOI

      10.1038/cddiscovery.2016.77.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Genetically Encoded Probe for Live-Cell Imaging of H4K20 Monomethylation2017

    • 著者名/発表者名
      Sato Y, Kujirai T, Arai R, Asakawa H, Ohtsuki C, Horikoshi N, Yamagata K, Ueda J, Nagase T, Haraguchi T, Hiraoka Y, Kimura A, Kurumizaka H, Kimura H.
    • 雑誌名

      J Mol Biol

      巻: 428 ページ: 3885-3902

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2016.08.010.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nucleome研究の世界動向2017

    • 著者名/発表者名
      田代 聡、木村 宏
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 35 ページ: 78-82

  • [雑誌論文] Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells2016

    • 著者名/発表者名
      Kaimori JY, Maehara K, Hayashi-Takanaka Y, Harada A, Fukuda M, Yamamoto S, Ichimaru N, Umehara T, Yokoyama S, Matsuda R, Ikura T, Nagao K, Obuse C, Nozaki N, Takahara S, Takao T, Ohkawa Y, Kimura H, Isaka Y.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 6 ページ: 24318

    • DOI

      10.1038/srep24318.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] エピゲノム解析手法の標準化:ヒストン修飾解析2016

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 雑誌名

      実験医学増刊『エピゲノム研究:修飾の全体像の理解から先制・個別化医療へ』

      巻: 34 ページ: 32-37

  • [学会発表] クロマチン修飾動態解析によるクレオーム研究2017

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 学会等名
      よこはまMNR研究会主催 第56回ワークショップ
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Live cell imaging of histone and RNA polymerase II modifications2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kimura
    • 学会等名
      第39回 日本分子生物学会年会シンポジウム『ヌクレオーム研究の幕開け』
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
    • 招待講演
  • [学会発表] 転写活性化におけるヒストン修飾の役割2016

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 学会等名
      遺伝研研究会『クロマチン・細胞核の動的構造変換とエピジェネティクス制御
    • 発表場所
      三島市
    • 年月日
      2016-10-27 – 2016-10-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualizing protein modifications in vivo2016

    • 著者名/発表者名
      木村 宏
    • 学会等名
      新学術領域研究『環境記憶統合』第2回若手の会
    • 発表場所
      熱海市
    • 年月日
      2016-10-13 – 2016-10-14
    • 招待講演
  • [備考] 東京工業大学 木村研究室

    • URL

      http://kimura-lab.bio.titech.ac.jp/

  • [備考] 東京工業大学 科学技術創成研究院 細胞制御工学研究センター

    • URL

      http://cell-biology.jimdo.com/

  • [備考] 東京工業大学 リサーチリポジトリ 木村宏

    • URL

      http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherinfo.cgi?q_researcher_content_number=CTT100673940

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公開日: 2018-03-07   更新日: 2022-02-21  

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