2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Functions of non-coding DNA region for genome integrity |
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23114005
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
中山 潤一 名古屋市立大学, その他の研究科, 教授 (60373338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須賀 則之 明星大学, 理工学部, 准教授 (00396219)
有吉 眞理子 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (80437243)
古賀 章彦 京都大学, 霊長類研究所, 教授 (80192574)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非コードDNA / ヘテロクロマチン / 染色体 / HP1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【１】非コードDNAと高次クロマチン化の構造基盤の解明（担当：中山、有吉、須賀）
昨年度までに、HP1αのN末端側のリン酸化がH3K9me3ヌクレオソームへの結合特異性を上昇させることを明らかにした。本年度はヒンジ領域のリン酸化制御とその役割について解析を進め、HP1αのヒンジ領域のリン酸化がAuroraキナーゼとPP2A/Cフォスファターゼによって制御されていること、また、そのリン酸化がヌクレオソームの核酸との結合を抑制していることを明らかにした（中山）。HP1αのヒンジ領域の翻訳後修飾による構造機能制御を明らかにするため、FRET、CDスペクトル測定を用いて、SUMO化修飾HP1α全長、およびヒンジ領域ペプチドの構造解析を行った。その結果、SUMO化修飾ドメイン間の配向や動的柔軟性に影響を及ぼす可能性が示唆された。また、キネトコアの形成と維持に関わるMis18αβ複合体の電子顕微鏡による単粒子解析を行い、高次のヘテロ複合体を形成することを示した（有吉）。メチル化されたK9が存在しない出芽酵母では、異種的に発現したHP1タンパク質のヒンジ領域中の特定アミノ酸配列が細胞核へ局在することにより、生育阻害が生じる可能性を見出した。さらに、ChIP-Seq法により、HP1がK9メチル化非依存的に結合する出芽酵母クロマチン領域とその特徴を明らかにした（須賀）。
【２】非コードDNAによるヘテロクロマチン化の解析（担当：古賀）
ヨザルは夜行性であり、ヘテロクロマチンが視細胞の核で凝集し、これがレンズとしてはたらいて視力の向上をもたらすことが知られている。ヨザルの染色体には大量の構成的ヘテロクロマチンがある。これが凝集の主体となっているという仮説を立てて、視細胞の核でのこのヘテロクロマチンの所在を調べた。核の中央部に凝集しているという結果を得た。この結果は上記の仮説を支持する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
【研究項目１】に関して、リン酸化によるHP1α機能の制御については、それぞれの領域特異的な制御と機能が明らかになってきていることから、概ね当初の予定は達成されていると思われる。HP1αの構造解析については試料調製まで終えており、今後さらに解析を進めればその詳細が明らかにできると期待される。ヒストンH3のメチル化に依存しないクロマチン結合に関しては、出芽酵母をモデルとした実験系の構築が順調に進んでおり、その分子機構が明らかとなりつつある。
【研究項目2】に関して、これまでに得られた結果は当初の仮説に合致するものの、他の可能性を完全に排除できる証拠までは得られていない。そのような証拠を得るためには追加の実験が必要であり、次年度の研究によって明らかにできると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
【研究項目１】に関して、HP1ヒンジ領域のリン酸化の役割を探る上で、培養細胞では他のHP1アイソフォームの影響から困難が考えられる。次年度は分裂酵母を用いた解析も行いその役割の解明をめざす。キネトコア形成に関わるMis18複合体について、Mis18αβ複合体の低分解能の結晶は得られている。もう一つのコンポーネントMis18BP1の一部ドメインの結晶化には成功しており、次年度はこれらの構造解析に集中して進める。また、結晶構造解析だけではなくX線小角散乱測定の利用も考慮する。ヒストンH3のメチル化に依存しないクロマチン結合に関しては、出芽酵母のモデル系にK9meを導入することにより、K9me非依存的な結合の変化を解析する。
【研究項目２】に関して、ヨザルのヘテロクロマチンに関する解析では、現在ヘテロクロマチンを観察する手法が中心であり、今後の展開は分子メカニズムの解析が鍵になると考えられる。分子レベルの解析を専門とする他の班員の協力を仰ぎ、情報を共有しながらヘテロクロマチン化の分子機構の解明を目指したい。
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[Journal Article] N-terminal phosphorylation of HP1α increases its nucleosome-binding specificity.2014
Author(s)
Gohei Nishibuchi, Shinichi Machida, Akihisa Osakabe, Hiromu Murakoshi, Kyoko Hiragami-Hamada, Reiko Nakagawa, Wolfgang Fischle, Yoshifumi Nishimura, Hitoshi Kurumizaka, Hideaki Tagami, and Jun-ichi Nakayama
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Journal Title
Nucleic Acids Research
Volume: 42
Pages: 12498-12511
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Population Genomics of the Fission Yeast Schizosaccharomyces pombe2014
Author(s)
Jeffrey A. Fawcett, Tetsushi Iida, Shohei Takuno, Ryuichi P. Sugino, Tomoyuki Kado, Kazuto Kugou, Sachiko Mura, Takehiko Kobayashi, Kunihiro Ohta, Jun-ichi Nakayama, Hideki Innan
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 9
Pages: e104241
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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