クロマチンタンパク質のユビキチン修飾を介した維持ＤＮＡメチル化制御機構の解析

染色质蛋白泛素修饰介导的维持DNA甲基化控制机制分析

基本信息

批准号：
14J07515
负责人：
山口留奈
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J07515/
关键词：
DNAメチル化 DNA複製クロマチン Dnmt1 Uhrf1 Usp7 ユビキチン化ユビキチン

项目摘要

DNAのメチル化は、エピジェネティック情報の一つとして細胞固有の遺伝子発現や形質制御に重要であり、個体の正常な発生や細胞分化に関与する。本研究では、維持メチル化の過程でUhrf1依存的に生じるヒストンH3のユビキチン化/脱ユビキチン化制御の分子機構の解明および細胞の生存に与える影響を明らかにすることを目的とする。DNAのメチル化パターンはDNA複製を介して親鎖から娘鎖へと、メチル化酵素Dnmt1により正確に継承される必要がある。我々はこれまでにアフリカツメガエル卵を用いた無細胞系での解析により、ヘミメチル化DNA結合タンパク質Uhrf1によるH3K23のユビキチン化が、Dnmt1の同部位への集積に重要であることを報告してきた。またDNA複製の完了に伴い、Dnmt1のクロマチンからの解離とともにH3の脱ユビキチン化が起こることが分かっているが、この詳細は不明である。H3の脱ユビキチン化がDnmt1の解離とともに起こることに注目し、卵抽出液を用いてDnmt1に結合する脱ユビキチン化酵素を質量分析にて探索したところUsp7を同定した。そこでUsp7のクロマチン結合を調べると、複製依存的かつDnmt1およびUhrf1依存的に結合することが分かった。興味深いことに、Usp7を卵抽出液より特異抗体を用いて免疫除去したとき、Dnmt1のクロマチン結合の増強およびH3の弱いユビキチン化が見られた。続いてin vitroの脱ユビキチン化アッセイにより、Usp7が直接ヒストンH3を脱ユビキチン化する活性について検討したところ、加えたリコンビナントUsp7の濃度依存的にH3のユビキチン化の減少が見られた。またUsp7阻害剤で抽出液を処理したところ、DNAメチル化がコントロールに比べ大きく抑制されることを見出した。

DNA甲基化是用于细胞特异性基因表达和性状控制的表观遗传信息的重要组成部分，并且参与了个体的正常发育和细胞分化。这项研究旨在阐明组蛋白H3的泛素化/去泛素化调节的分子机制，在维持甲基化过程中以UHRF1依赖性方式发生，并阐明其对细胞存活的影响。 DNA的甲基化模式必须通过甲基酶DNMT1的DNA复制准确地从亲本链到子链遗传。我们先前已经报道说，通过使用Xenopus卵，通过半甲基化的DNA结合蛋白UHRF1对H3K23的泛素化对于同一部位的DNMT1积累很重要。此外，众所周知，随着DNA复制的完成，H3的去泛素化以及DNMT1与染色质的解离，但尚不清楚。指出H3的去泛素化是通过DNMT1的解离发生的，通过搜索去泛素酶的识别USP7，该酶使用质谱法结合了DNMT1。当检查USP7的染色质结合时，发现它以复制依赖性的方式和DNMT1-和UHRF1依赖性方式结合。有趣的是，当USP7使用特定抗体从卵提取物中进行免疫驱动时，观察到DNMT1的染色质结合增强和H3的不适性泛素化。接下来，在体外去泛素化测定法中，研究了USP7的活性直接对组蛋白H3的去泛素化，并以浓度依赖性的添加重组USP7的浓度依赖性观察到H3的泛素化降低。此外，当提取物用USP7抑制剂处理时，发现与对照组相比，DNA甲基化受到显着抑制。

项目成果

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Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation.

DOI：
10.1038/s41598-017-00136-5
发表时间：
2017-03-03
期刊：
Scientific reports
影响因子：
4.6
作者：
Yamaguchi L;Nishiyama A;Misaki T;Johmura Y;Ueda J;Arita K;Nagao K;Obuse C;Nakanishi M
通讯作者：
Nakanishi M

Reguation of DNA methylation-coupled histone H3 deubiquitylation

DNA 甲基化偶联组蛋白 H3 去泛素化的调控