エピジェネティクスを基盤とした遺伝子機能の調節の基本メカニズムの解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12202042
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 中尾 光善 熊本大学, 医学部, 講師 (00217663)
• Keywords: エピジェネティクス / DNAメチル化 / クロマチン / メチル化CpG結合タンパク質 / 翻訳後修飾 / タンパク質分解 / ユビキチンリガーゼ / 転写

Research Abstract

エピジェネティクスを基盤とした遺伝子機能の調節ついて研究を行った。生物学的情報はDNA→RNA→タンパク質に変換されており、これらの生体分子を修飾・制御するシステムによって支援されている。特定の遺伝子機能を選択的に活性化または不活性化する機構であることから、広義のエピジェネティクス(DNA塩基配列以降の高次の遺伝情報)として理解される。本研究では、[1]DNAメチル化とクロマチンによる転写調節、[2]細胞内タンパク質の翻訳後修飾と分解、という2つのシステムの生理機能と高次生命現象との関連性を明確にすることを目的とした。[1]メチル化CpG結合タンパク質のMBD1およびそのファミリー(MBD2,MBD3,MeCP2)の転写抑制の機能を解析して、MBD1がゲノムのメチル化密度に対応した抑制分子であることを見い出した。NMR構造解析およびMBD変異体の機能解析から、メチル化結合ドメインとメチル化CpGの結合構造モデルを提唱した。[2]ヒトHect型ユビキチンリガーゼhHYDを同定し、hHYDがDNA損傷反応に関わるトポイソメラーゼ関連タンパク質と相互作用することが分かった。生化学的にhHYDにユビキチンを転移するユビキチン結合酵素群を同定して、この基質タンパク質のユビキチン化を促進することを証明した。また、ユビキチン様タンパク質SUMO-1による修飾が細胞周期や転写調節などに重要であることが判明してきたので、SUMO-1化の基質タンパク質を同定した。

Research Products

• [Publications] Fujita,N.(5名)Nakao,M.: "Mechanism of transcriptional regulation by methyl-CpG binding protein MBD1"Mol.Cell.Biol.. 20. 5107-5118 (2000)
• [Publications] Nogami,M.(2名)Nakao,M.(1名)Okumura,K.: "Relative locations of the centromere and imprinted SNRPN gene within chromosome 15 territories during the cell cycle in HL60 cells"J.Cell Sci.. 113. 2157-2165 (2000)
• [Publications] Kimura,Y.(1名)Nakao,M.: "Calpain-dependent proteolysis of NF2 protein : The involvement in schwannomas and meningiomas"Neuropathol.. 20. 153-160 (2000)
• [Publications] Nakao,M.(5名): "Regulation of transcription and chromatin by methyl-CpG binding protein MBD1"Brain Dev.. (in press).
• [Publications] Meguro,M.(6名)Nakao,M.(1名)Oshimura,M.: "Large-scale evaluation of imprinting status in the Prader-Willi syndrome region : an imprinted direct repeat cluster resembling small nucleolar RNA genes"Hum.Mol.Genet.. 10. 383-394 (2001)
• [Publications] 中尾光善.: "タンパク質分解-分子機構と細胞機能(分担)"Springer社. 236 (2000)