2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヘテロクロマチン構造の確立と維持を制御する分子機構
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26291072
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
中山 潤一 基礎生物学研究所, クロマチン制御研究部門, 教授 (60373338)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 遺伝子 / 発現制御 / ヘテロクロマチン / 分裂酵母 / ユビキチン化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核生物の染色体機能に必須なヘテロクロマチン形成の分子メカニズム解明を目指して、本年度は以下の２つの項目の研究を遂行した。
【研究項目１：CLRC複合体の機能解析】分裂酵母のヒストンメチル化酵素であるClr4は、 Rik1、Cul4、Raf1、Raf2とともにCLRC複合体を形成しており、ユビキチン化との関連が示唆されているがその詳細は不明であった。平成27年度までにヒストンH3の14番目のリジンがCLRCによって優先的にユビキチン化されることを見出した。本年度はこの知見に基づき、H3のユビキチン化がどのようにClr4のメチル化活性に影響を与えるのか検証した。CLRC複合体によってユビキチン化されたH3N-GST、また人工的に合成したK14ユビキチン化H3を基質にしてin vitroでメチル化アッセイを行った。その結果、ユビキチン化修飾の存在によってClr4のメチル化活性が促進されることを見出した。一方、H3K9me3の存在はCLRCのユビキチン化活性にほとんど影響を与えないことが明らかになった。以上の結果から、H3K14のユビキチン化が先に起こり、その後でH3K9のメチル化が導入されるという段階的な分子機構の存在が示唆された。
【研究項目２：ヒストンH3のユビキチン化動態の解析】平成27年度までの研究によって、分裂酵母のヘテロクロマチン領域にH3K14のユビキチン化修飾が存在していることを明らかにした。本年度はこの知見に基づき、H3ユビキチン修飾の動態解析を試みた。実際に温度感受性のcdc25-22株を用いて細胞周期を同調させてH3ユビキチンの動態を解析したことろ、ユビキチン化H3の量が細胞周期のS期周辺で増加することを見出した。
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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
これまでユビキチン化との関連が示唆されながら、その基質についてまったく明らかにされていなかったCLRC複合体に関して、詳細な生化学的解析、また遺伝学的な解析を組み合わせることで、ヒストンH3が基質になること、またユビキチン化されたH3がClr4のメチル化活性を促進することを明らかにすることができた。これ等の結果は、ヘテロクロマチン形成とユビキチン化の関係解明につながる画期的な成果であると高く評価できるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究提案では、ヒストンH3のユビキチン化修飾の存在によってClr4のメチル化活性が促進されることを見出した。これがどのようなメカニズムで起きるのか、構造学的な解析も含めてその活性制御の分子メカニズムを解明することが最優先事項だと考えられる。また、高次クロマチン構造形成におけるヒストンのユビキチン化とメチル化のクロストークが、進化的に保存されているかどうか検証することも重要だと考えられる。本研究によって分裂酵母のヘテロクロマチン領域にH3のユビキチン化修飾が存在することを明らかにしたが、今度ユビキチン化H3の特異抗体を作製し利用できれば、ユビキチン化修飾の動態をさらに詳細に解析できると期待される。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の所属機関が名古屋市立大学から基礎生物学研究所に変更になり、研究室の移動とその後の立ち上げのために数ヶ月間研究が実施できず、当初計画した研究に遅延が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記理由によって補助事業期間を延長する申請が承認されており、最終年度で計画していたヒストンH3のユビキチン化動態の解析を遂行し、H3ユビキチン化修飾と細胞周期の関係、また脱ユビキチン化酵素の関与を明らかにする。
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[Journal Article] The intron in centromeric noncoding RNA facilitates RNAi-mediated formation of heterochromatin2017
Author(s)
Masatoshi Mutazono, Misato Morita, Chihiro Tsukahara, Madoka Chinen, Shiori Nishioka, Tatsuhiro Yumikake, Kohei Dohke, Misuzu Sakamoto, Takashi Ideue, Jun-ichi Nakayama, Kojiro Ishii, Tokio Tani
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Journal Title
PLoS Genetics
Volume: 13
Pages: e1006606
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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