細胞核内のアクチン・ミオシンファミリー間の協調によるクロマチン動態制御解析

通过细胞核中肌动蛋白和肌球蛋白家族之间的合作分析染色质动力学的调节

基本信息

批准号：
10J05962
负责人：
北村大志
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

遺伝子発現を後天的に制御するために、核内ではクロマチンの空間配置や動態が制御されている。これらの機構は細胞の発生や癌化などと関連性があることが示唆されておりその重要性が明らかになってきたが、分子機構はほとんど不明で詳細な分子メカニズムの解明が期待されている。代表者はアクチンファミリーのArp6とミオシンファミリーのNM1が協調してこのメカニズムに関与していると考え、研究を開始した。Arp6KOやノックダウンでNM1の局在に大きな変化は観察されなかったので、次に、Arp6とNM1の結合の変化を解析した。まずRNA Polymerase I(PolI)の転写を抗がん剤であるactinomycin Dによって停止させるとArp6とNM1の結合が減少することが示された。また、rDNAの転写抑制がおこるグルコース飢餓状態でも同様に結合が減少することが示唆された。rDNAの転写抑制時にArp6とNM1が核小体から抜けていることを考えると、rDNAの転写が抑制されるとArp6とNM1は解離し、核小体から消失するというモデルが考えられる。これまでの報告からNMIのATPase活性がPolIの転写活性を正に制御していることが見出されている(Ye J et al., 2008)。そこでATPを加えた状態でArp6とNM1の結合変化を観察すると、Arp6はATPの存在下では、NM1から解離することがわかった。従来、ミオシンファミリーのタンパク質は、それ自身が持つATPase活性によりエネルギーを得てモータータンパク質としてアクチン繊維と相互作用しながら機能している。このような背景と本研究により得られた結果より、Arp6がNM1のATPase活性を制御してrDNAの転写を調節していると考えられた。これまで核内のNMIがどのように制御されているかは、不明であったが本研究により、Arp6によるNM1の機能制御機構モデルを示せたことで有意義な結果を得られた。

为了获得对基因表达的控制，染色质的空间排列和动力学在细胞核内受到控制。已经提出，这些机制与细胞发育和癌症有关，并且它们的重要性已经变得清晰，但是分子机制几乎是未知的，并且预计分子机制的详细阐明。代表认为，肌球蛋白家族ARP6，肌动蛋白家族和NM1参与了这种合作的机制，并开始了他们的研究。使用ARP6KO或敲除未观察到NM1的定位的显着变化，因此接下来分析了ARP6和NM1之间的结合变化。首先，显示出RNA聚合酶I（poli）的转录被抗癌剂放线霉素D降低，降低了ARP6和NM1之间的结合。还提出，在葡萄糖饥饿中类似地降低了结合，在葡萄糖饥饿中发生了转录抑制。考虑到在rDNA转录抑制期间从核仁中取出ARP6和NM1，因此认为一个模型是，当rDNA转录被抑制时，ARP6和NM1将与核洛鲁斯分离并消失。先前的报道发现，NMI的ATPase活性积极地调节了Poli的转录活性（Ye J等，2008）。因此，当我们在添加ATP的ARP6和NM1之间观察到ARP6和NM1之间的结合变化时，我们发现ARP6在ATP存在下从NM1分离。从传统上讲，肌球蛋白家族功能的蛋白质是通过通过自己的ATPase活性获得能量并与肌动蛋白作为运动蛋白相互作用的能量。基于此背景和从这项研究获得的结果，据信ARP6调节NM1的ATPase活性并调节RDNA转录。尚不清楚细胞核中的NMI如何调节，但是这项研究显示了ARP6的NM1功能控制机理的模型。

项目成果

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脊椎動物細胞核内のクロマチン空間配置におけるアクチン関連タンパク質Arp6の寄与とその分子機構の解析

肌动蛋白相关蛋白Arp6对脊椎动物细胞核染色质空间排列的贡献及其分子机制分析

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
北村大志;大渕恵理;田辺秀之;小布施力史;堀哲也;深川達郎;原田昌彦
通讯作者：
原田昌彦

染色体テリトリーの核内配置におけるアクチン関連タンパク質とヒストンバリアントの役割

肌动蛋白相关蛋白和组蛋白变体在染色体区域核定位中的作用

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
大渕恵理;他
通讯作者：
他

遺伝子ノックアウト細胞を用いたヒトINO80複合体のゲノム安定性維持機構の解析

利用基因敲除细胞分析人INO80复合物基因组稳定性维持机制

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroshi Kitamura;Eri Ohfuchi;Chikashi Obuse;Hideyuki Tanabe;Tetsuya Hori;Tatsuo Fukagawa;Pavel Hozak;Masahiko Harata;Masahiko Harata　他;Hiroshi Kitamura　他;日下部将之　他;原田昌彦　他;日下部将之　他;高橋裕一朗　他;尾間由佳子　他;Hiroshi Kitamura 他;Noaki Horikoshi　他;小西辰紀　他;中山　景樹　他;原田昌彦;日下部将之;Masahiko Harata;原田昌彦;Hiroshi Kitamura;Yuichiro Takahashi;Yukako Oma;Masataka Nakaya;Tetsuya Emoto;Hiroshi Kitamura;原田昌彦;小西辰紀;日下部将之;堀越直樹;原田昌彦;山崎　祥他;原田昌彦;高橋裕一朗
通讯作者：
高橋裕一朗

Interaction between actin-related protein Arp6 and nuclear myosin I and their contribution to nuclear organization

肌动蛋白相关蛋白 Arp6 和核肌球蛋白 I 之间的相互作用及其对核组织的贡献