ＥＳ細胞における染色体構造の安定性を担保するヘテロクロマチン形成機構

保证ES细胞染色体结构稳定性的异染色质形成机制

• 批准号: 18J00586
• 负责人: 前田 亮
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Osaka University (2019-2020)The University of Tokushima (2018)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J00586/
• 关键词: HP1; ヘテロクロマチン; H3K9me3; H3K9メチル化; ES細胞; 体細胞分裂

前年度に、HP1の欠損によりH3K9メチル化酵素が減少することを明らかにした。今年度はHP1によるH3K9メチル化酵素安定化の分子メカニズムの解明を目指した。HP1は機能が高度に保存された3種のホモログが存在する。HP1のホモログ全てを欠損させることで、HP1の機能の解明を目指した。HP1の完全欠損後の核を調べると、H3K9me3の消失とともにヘテロクロマチン構造がほぼ完全に欠損することが明らかになった。H3K9me3の消失にともない、H3K9メチル化酵素であるSuv39h1やSetdb1も分解されることが明らかになった。HP１とSuv39h1やSetdb1は結合することが先行研究により示されていることから、HP1に結合できないH3K9メチル化酵素変異体を作製した。タンパク質合成の阻害剤であるシクロヘキシミドや、プロテアソーム阻害剤であるMG132の添加実験から、HP1に結合できないH3K9メチル化酵素変異体は、ユビキチンプロテアソーム経路により迅速に分解されることが明らかとなった。次に、H3K9me3に結合できないHP1変異体を作製し、HP1の完全欠損細胞に安定的に発現させた。しかし、この変異体では、H3K9メチル化酵素を安定化することはできなかった。以上の結果から、HP1はクロマチン上にH3K9メチル化酵素をアンカーすることで、H3K9メチル化酵素を安定化することが明らかになった。本研究は、現在、論文投稿中である。次の課題は、H3K9メチル化酵素を分解するE3リガーゼを同定することである。本研究の完成により、ヘテロクロマチンの形成機構の観点から、真核生物がエピゲノムによりクロマチン構造を変化させる理由を明示できる。

在上一年，我们发现HP1缺乏症会降低H3K9甲基酶。今年，我们旨在阐明HP1稳定H3K9甲基酶的分子机制。 HP1具有三个具有高度保守功能的同源物。我们旨在通过删除HP1的所有同源物来阐明HP1的功能。完全缺乏HP1后对细胞核的检查表明，随着H3K9me3的消失，异染色质结构几乎完全缺乏。随着H3K9me3的消失，已经揭示了H3K9甲基酶SUV39H1和SETDB1也会降解。先前的研究表明，HP1和SUV39H1和SETDB1结合，因此，产生无法结合HP1的H3K9甲基化酶突变体。关于添加环己酰亚胺（蛋白质合成抑制剂）和蛋白酶体抑制剂MG132的实验表明，无法与HP1结合的H3K9甲基化酶突变体被泛素蛋白酶体途径迅速降解。接下来，在完全缺乏HP1缺乏的细胞中产生并稳定地表达了无法与H3K9me3结合的HP1突变体。但是，该突变体无法稳定H3K9甲基酶。以上结果表明，HP1通过在染色质上锚定H3K9甲基化酶来稳定H3K9甲基化酶。目前正在提交这项研究。下一个挑战是确定降解H3K9甲基酶的E3连接酶。这项研究的完成将有助于阐明为什么真核生物从异染色质形成机制的角度从表观基因组改变染色质结构。

项目成果

Combined Loss of JMJD1A and JMJD1B Reveals Critical Roles for H3K9 Demethylation in the Maintenance of Embryonic Stem Cells and Early Embryogenesis.

• DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.02.002
• 发表时间: 2018-04-10
• 期刊: Stem cell reports
• 影响因子: 5.9
• 作者: Kuroki S;Nakai Y;Maeda R;Okashita N;Akiyoshi M;Yamaguchi Y;Kitano S;Miyachi H;Nakato R;Ichiyanagi K;Shirahige K;Kimura H;Shinkai Y;Tachibana M
• 通讯作者: Tachibana M

H3K9 Demethylases JMJD1A and JMJD1B Control Prospermatogonia to Spermatogonia Transition in Mouse Germline

• DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.06.013
• 发表时间: 2020-08-11
• 期刊: STEM CELL REPORTS
• 影响因子: 5.9
• 作者: Kuroki, Shunsuke;Maeda, Ryo;Tachibana, Makoto
• 通讯作者: Tachibana, Makoto

The mouse Sry locus harbors a cryptic exon that is essential for male sex determination

• DOI: 10.1126/science.abb6430
• 发表时间: 2020-10-02
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Miyawaki, Shingo;Kuroki, Shunsuke;Tachibana, Makoto
• 通讯作者: Tachibana, Makoto

H3K9メチル化hubとしてはたらくHP1の機能

HP1 作为 H3K9 甲基化中心的功能

• 发表时间: 2019
• 作者: Kuroki;S.;Nakai;Y.;Maeda;R.;Okashita;N.;Akiyoshi;M.;Yamaguchi;Y.;Kitano;S.;Miyachi;H.;Nakato;R.;Ichiyanagi;K.;Shirahige;K.;Kimura;H.;Shinkai;Y.;and Tachibana;M.;前田 亮
• 通讯作者: 前田 亮