神経細胞分化過程のヒストンセロトニン化の動態を可視化する蛍光プローブの開発

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新たなヒストン翻訳後修飾であるヒストンH3の5番目のグルタミンのセロトニン化は、神経細胞の遺伝子発現制御と分化誘導に関与していることが報告されている。しかし、その詳細についてはまだ知られていないため、ヒストンセロトニン化をリアルタイムに検出する蛍光プローブの開発を行い、神経細胞の細胞応答に伴うヒストンセロトニン化の変動を観察する。蛍光プローブを開発するためにはセロトニン化したヒストンを認識する蛋白質が必要であるが、2021年度に蛋白質WDR５及びTAF3のPHDドメインが、トリメチル化H3K4セロトニン化H3Q5(H3K4me3Q5ser)と直接結合することを見出した。2022年度、これらの結合蛋白質を用いてFRET型蛍光プローブ候補のプラスミドを複数作製した。蛍光プローブの検証のためのセロトニン処理によってヒストンセロトニン化を起こす細胞を作製しており、この系を用いてセロトニン化によりFRET変化を起こすプローブの選別を行っている。新規ヒストンアシル化を検出するYEATSドメインを用いた蛍光プローブの開発も並行して進めている。GAS41のYEATSドメインは、アセチル化ヒストン及びクロトニル化ヒストンと高い親和性を持つことが知られている。2021年度、GAS41のYEATSドメインを用いた蛍光プローブを作製し、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤トリコスタチンA(TSA)を用いてヒストンH3アセチル化によるFRET変化を起こすことを確認した。YEATSドメインを持つGAS41は膠芽腫及び星状細胞腫で過剰発現しており抗癌剤の分子標的として注目されており、2022年度、作製した蛍光プローブを用いて、GAS41のYEATSドメインを標的とした新規阻害剤が細胞内で機能することを示した。