細胞核内のアクチン繊維によるゲノム機能制御のメカニズム解明と応用展開

细胞核内肌动蛋白纤维控制基因组功能的机制阐明及其应用开发

基本信息

批准号：
21H02151
负责人：
原田昌彦
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02151/
关键词：
細胞核核内アクチンゲノム機能クロマチンテラヘルツ光

项目摘要

細胞核内のクロマチン構造や核内配置がゲノム機能の制御に重要な役割を果たしている。アクチンとアクチンファミリーは、これまでにも細胞質での機能が知られているが、細胞核内ではクロマチン構造変化や核内配置においても重要や役割を果たしている。我々は、これまでにも遺伝子発現やDNA損傷修復に核内アクチンが関与していることを示している。本研究では、遺伝子発現制御とDNA損傷修復における、核内アクチン繊維とクロマチンの相互作用メカニズムを明らかにし、合成二重環状ペプチドやテラヘルツ光を核内アクチン繊維に作用させることで、ゲノム機能制御の人為操作技術の基盤を確立することを目的としている。これまでの出芽酵母や培養細胞を用いた解析によって、ヒストンバリアントH2A.Zが導入されているゲノム領域と、核内アクチンのクロマチン結合領域での重複が観察された。また、培養細胞にテラヘルツ光を照射することで、細胞質のアクチン繊維形成が促進されること、また細胞周期の細胞質分裂の際に、アクチン収縮管の脱重合が抑制されて細胞質分裂が抑制されることなどが示された。さらに、培養細胞に抗がん剤などを作用させてDNA二重鎖切断を誘導させた状態でテラヘルツ光を細胞に照射することによって、DNA損傷修復を促進させる効果があることも示された。これらの観察結果は、核内アクチンがゲノム機能制御に重要な役割を果たすと共に、テラヘルツ光による核内アクチン制御がゲノム機能の人為制御に有用である可能性を示している。

细胞核内的染色质结构和核排列在调节基因组功能中发挥着重要作用。已知肌动蛋白和肌动蛋白家族在细胞质中具有功能，但在细胞核中它们也在染色质结构变化和核排列中发挥重要作用。我们之前已经证明核肌动蛋白参与基因表达和 DNA 损伤修复。在这项研究中，我们阐明了核肌动蛋白纤维和染色质在基因表达控制和DNA损伤修复中的相互作用机制，并且通过将合成的双环肽和太赫兹光应用于核肌动蛋白纤维，我们达到了控制基因组功能的目的。是建立人类操纵技术的基础。先前使用酿酒酵母和培养细胞的分析观察到引入组蛋白变体 H2A.Z 的基因组区域与核肌动蛋白的染色质结合区域之间存在重叠。此外，还表明，用太赫兹光照射培养的细胞促进细胞质中肌动蛋白纤维的形成，并且在细胞周期中的胞质分裂期间，肌动蛋白收缩管的解聚受到抑制，从而抑制胞质分裂。此外，研究表明，诱导DNA双链断裂后，用太赫兹光照射细胞，突破抗癌药物对培养细胞的作用，具有促进DNA损伤修复的作用。这些观察结果表明核肌动蛋白在调节基因组功能中发挥着重要作用，太赫兹光对核肌动蛋白的调节可能有助于人工控制基因组功能。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Near-field sensor array with 65-GHz CMOS oscillators can rapidly and comprehensively evaluate drug susceptibility of Mycobacterium.

DOI：
10.1038/s41598-023-30873-9
发表时间：
2023-03-07
期刊：
SCIENTIFIC REPORTS
影响因子：
4.6
作者：
Kikuchi, Shojiro;Yamashige, Yoshihisa;Hosoki, Ryosuke;Harata, Masahiko;Ogawa, Yuichi
通讯作者：
Ogawa, Yuichi

Institute of Molecular Genetics(チェコ)

分子遗传学研究所（捷克）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Noninvasive manipulation of actin polymerization in living cells: experimental applications of terahertz wave irradiation and fluorocarbon solvents

活细胞中肌动蛋白聚合的无创操作：太赫兹波辐射和碳氟化合物溶剂的实验应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryosuke Hosoki;Yuya Ueno;Shota Yamazaki;Hiromichi Hoshina,Yuichi Ogawa,Masahiko Harata
通讯作者：
Hiromichi Hoshina,Yuichi Ogawa,Masahiko Harata

食・農領域におけるNanoTerasu利活用に向けた東北大学農学研究科の取組

东北大学农学研究科致力于将 NanoTerasu 应用于食品和农业领域

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yokochi Yuichi;Fukushi Yuka;Wakabayashi Ken-ichi;Yoshida Keisuke;Hisabori Toru;原田昌彦
通讯作者：
原田昌彦

Analysis of the molecular evolution of histone variant H2A.Z using a linker-mediated complex strategy and yeast genetic complementation

使用连接子介导的复杂策略和酵母遗传互补分析组蛋白变体 H2A.Z 的分子进化

DOI：
10.1093/bbb/zbab190
发表时间：
2021
期刊：
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
影响因子：
0
作者：
Kitagawa Saho;Kusakabe Masayuki;Takahashi Daisuke;Narimiya Takumi;Nakabayashi Yu;Seki Masayuki;Horigome Chihiro;Harata Masahiko
通讯作者：
Harata Masahiko