顔写真

ハラタ マサヒコ
原田 昌彦
Masahiko Harata
所属
大学院農学研究科 農芸化学専攻 生物化学講座(分子生物化学分野)
職名
教授
学位
  • 農学博士(東北大学)

プロフィール
東北大学大学院農学研究科分子生物学研究室 教授

経歴 4

  • 2020年1月 ~ 継続中
    東北大学 大学院農学研究科 教授

  • 2002年6月 ~ 2019年12月
    東北大学 大学院農学研究科 准教授

  • 1989年5月 ~ 2002年5月
    東北大学 大学院農学研究科 助教

  • 1992年9月 ~ 1994年2月
    ウィーン大学 がん研究所 助手

学歴 2

  • 東北大学 大学院農学研究科

    1984年4月 ~ 1989年3月

  • 東北大学 理学部 生物学科

    1980年4月 ~ 1984年3月

委員歴 4

  • 日本農芸化学会 理事

    2023年5月 ~ 継続中

  • 日本細胞生物学会 代議員

    2018年6月 ~ 2022年5月

  • 日本生化学会 Advisory Board Member (Journal of Biochemistry)

    2014年1月 ~ 2017年12月

  • 酵母遺伝学フォーラム 運営委員

    2008年4月 ~ 2017年3月

研究キーワード 6

  • 放射光

  • テラヘルツ光

  • アクチン関連タンパク質

  • アクチン

  • 細胞核

  • クロマチン

研究分野 3

  • ライフサイエンス / 分子生物学 /

  • ライフサイエンス / 応用生物化学 /

  • ライフサイエンス / 応用分子細胞生物学 /

受賞 2

  1. 第1回日本生化学会東北支部奨励賞

    2001年6月 日本生化学会東北支部

  2. 優秀論文賞1994

    1996年5月 ウィーン大学がん研究所

論文 104

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

    Shojiro Kikuchi, Yoshihisa Yamashige, Ryosuke Hosoki, Masahiko Harata, Yuichi Ogawa

    Scientific Reports 13 (1) 2023年3月7日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1038/s41598-023-30873-9  

    eISSN:2045-2322

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    Abstract Multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) is a major clinical problem. Because Mycobacterium, the causative agent of tuberculosis, are slow-growing bacteria, it takes 6–8 weeks to complete drug susceptibility testing, and this delay contributes to the development of MDR-TB. Real-time drug resistance monitoring technology would be effective for suppressing the development of MDR-TB. In the electromagnetic frequency from GHz to THz regions, the spectrum of the dielectric response of biological samples has a high dielectric constant owing to the relaxation of the orientation of the overwhelmingly contained water molecule network. By measuring the change in dielectric constant in this frequency band in a micro-liquid culture of Mycobacterium, the growth ability can be detected from the quantitative fluctuation of bulk water. The 65-GHz near-field sensor array enables a real-time assessment of the drug susceptibility and growth ability of Mycobacterium bovis (BCG). We propose the application of this technology as a potential new method for MDR-TB testing.

  2. PIP2-Effector Protein MPRIP Regulates RNA Polymerase II Condensation and Transcription

    Can Balaban, Martin Sztacho, Ludovica Antiga, Ana Miladinović, Masahiko Harata, Pavel Hozák

    Biomolecules 13 (3) 426-426 2023年2月24日

    出版者・発行元:MDPI AG

    DOI: 10.3390/biom13030426  

    eISSN:2218-273X

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    The specific post-translational modifications of the C-terminal domain (CTD) of the Rpb1 subunit of RNA polymerase II (RNAPII) correlate with different stages of transcription. The phosphorylation of the Ser5 residues of this domain associates with the initiation condensates, which are formed through liquid-liquid phase separation (LLPS). The subsequent Tyr1 phosphorylation of the CTD peaks at the promoter-proximal region and is involved in the pause-release of RNAPII. By implementing super-resolution microscopy techniques, we previously reported that the nuclear Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) associates with the Ser5-phosphorylated-RNAPII complex and facilitates the RNAPII transcription. In this study, we identified Myosin Phosphatase Rho-Interacting Protein (MPRIP) as a novel regulator of the RNAPII transcription that recruits Tyr1-phosphorylated CTD (Tyr1P-CTD) to nuclear PIP2-containing structures. The depletion of MPRIP increases the number of the initiation condensates, indicating a defect in the transcription. We hypothesize that MPRIP regulates the condensation and transcription through affecting the association of the RNAPII complex with nuclear PIP2-rich structures. The identification of Tyr1P-CTD as an interactor of PIP2 and MPRIP further points to a regulatory role in RNAPII pause-release, where the susceptibility of the transcriptional complex to leave the initiation condensate depends on its association with nuclear PIP2-rich structures. Moreover, the N-terminal domain of MPRIP, which is responsible for the interaction with the Tyr1P-CTD, contains an F-actin binding region that offers an explanation of how nuclear F-actin formations can affect the RNAPII transcription and condensation. Overall, our findings shed light on the role of PIP2 in RNAPII transcription through identifying the F-actin binding protein MPRIP as a transcription regulator and a determinant of the condensation of RNAPII.

  3. 食品研究における放射光のポテンシャル:次世代放射光施設活用に向けた取り組み 査読有り

    日髙將文, 原田昌彦

    化学と生物 60 499-501 2022年5月

  4. The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans. 国際誌

    Takefumi Negishi, Saho Kitagawa, Natsumi Horii, Yuka Tanaka, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Hitoshi Sawa, Ken-Ichiro Hayashi, Masahiko Harata, Masato T Kanemaki

    Genetics 220 (2) 2022年2月4日

    DOI: 10.1093/genetics/iyab218  

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    Targeted protein degradation using the auxin-inducible degron (AID) system is garnering attention in the research field of Caenorhabditis elegans, because of the rapid and efficient target depletion it affords, which can be controlled by treating the animals with the phytohormone auxin. However, the current AID system has drawbacks, i.e., leaky degradation in the absence of auxin and the requirement for high auxin doses. Furthermore, it is challenging to deplete degron-fused proteins in embryos because of their eggshell, which blocks auxin permeability. Here, we apply an improved AID2 system utilizing AtTIR1(F79G) and 5-phenyl-indole-3-acetic acid (5-Ph-IAA) to C. elegans and demonstrated that it confers better degradation control vs the previous system by suppressing leaky degradation and inducing sharp degradation using 1,300-fold lower 5-Ph-IAA doses. We successfully degraded the endogenous histone H2A.Z protein fused to an mAID degron and disclosed its requirement in larval growth and reproduction, regardless of the presence of maternally inherited H2A.Z molecules. Moreover, we developed an eggshell-permeable 5-Ph-IAA analog, 5-Ph-IAA-AM, that affords an enhanced degradation in laid embryos. Our improved system will contribute to the disclosure of the roles of proteins in C. elegans, in particular those that are involved in embryogenesis and development, through temporally controlled protein degradation.

  5. Characteristics and Potential of the Next-Generation Synchrotron Radiation Facility

    Masahiko HARATA, Masaki TAKATA, Atsushi MURAMATSU

    Oleoscience 22 (2) 55-60 2022年

    出版者・発行元:Japan Oil Chemists' Society

    DOI: 10.5650/oleoscience.22.55  

    ISSN:1345-8949

    eISSN:2187-3461

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

    Saho Kitagawa, Masayuki Kusakabe, Daisuke Takahashi, Takumi Narimiya, Yu Nakabayashi, Masayuki Seki, Chihiro Horigome, Masahiko Harata

    Bioscience, biotechnology, and biochemistry 86 (1) 104-108 2021年12月22日

    DOI: 10.1093/bbb/zbab190  

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    The histone variant H2A.Z is deposited into chromatin by specific machinery and is required for genome functions. Using a linker-mediated complex strategy combined with yeast genetic complementation, we demonstrate evolutionary conservation of H2A.Z together with its chromatin incorporation and functions. This approach is applicable to the evolutionary analyses of proteins that form complexes with interactors.

  7. In Vitro-Evolved Peptides Bind Monomeric Actin and Mimic Actin-Binding Protein Thymosin-β4. 国際誌

    Raphael J Gübeli, Davide Bertoldo, Kenji Shimada, Christian B Gerhold, Verena Hurst, Yuichiro Takahashi, Kai Harada, Ganesh K Mothukuri, Jonas Wilbs, Masahiko Harata, Susan M Gasser, Christian Heinis

    ACS chemical biology 16 (5) 820-828 2021年5月21日

    DOI: 10.1021/acschembio.0c00825  

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    Actin is the most abundant protein in eukaryotic cells and is key to many cellular functions. The filamentous form of actin (F-actin) can be studied with help of natural products that specifically recognize it, as for example fluorophore-labeled probes of the bicyclic peptide phalloidin, but no synthetic probes exist for the monomeric form of actin (G-actin). Herein, we have panned a phage display library consisting of more than 10 billion bicyclic peptides against G-actin and isolated binders with low nanomolar affinity and greater than 1000-fold selectivity over F-actin. Sequence analysis revealed a strong similarity to a region of thymosin-β4, a protein that weakly binds G-actin, and competition binding experiments confirmed a common binding region at the cleft between actin subdomains 1 and 3. Together with F-actin-specific peptides that we also isolated, we evaluated the G-actin peptides as probes in pull-down, imaging, and competition binding experiments. While the F-actin peptides were applied successfully for capturing actin in cell lysates and for imaging, the G-actin peptides did not bind in the cellular context, most likely due to competition with thymosin-β4 or related endogenous proteins for the same binding site.

  8. Nucleoskeleton proteins for nuclear dynamics. 国際誌 招待有り 査読有り

    Kei Miyamoto, Masahiko Harata

    Journal of biochemistry 169 (3) 237-241 2021年4月18日

    DOI: 10.1093/jb/mvab006  

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    The eukaryotic nucleus shows organized structures of chromosomes, transcriptional components and their associated proteins. It has been believed that such a dense nuclear environment prevents the formation of a cytoskeleton-like network of protein filaments. However, accumulating evidence suggests that the cell nucleus also possesses structural filamentous components to support nuclear organization and compartments, which are referred to as nucleoskeleton proteins. Nucleoskeleton proteins including lamins and actin influence nuclear dynamics including transcriptional regulation, chromatin organization and DNA damage responses. Furthermore, these nucleoskeleton proteins play a pivotal role in cellular differentiation and animal development. In this commentary, we discuss how nucleoskeleton-based regulatory mechanisms orchestrate nuclear dynamics.

  9. Modulating dynamics and function of nuclear actin with synthetic bicyclic peptides. 国際誌 招待有り 査読有り

    Nanako Machida, Daisuke Takahashi, Yuya Ueno, Yoshihiro Nakama, Raphael J Gubeli, Davide Bertoldo, Masahiko Harata

    Journal of biochemistry 169 (3) 295-302 2021年4月18日

    DOI: 10.1093/jb/mvaa130  

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    Actin exists in monomeric globular (G-) and polymerized filamentous (F-) forms and the dynamics of its polymerization/depolymerization are tightly regulated in both the cytoplasm and the nucleus. Various essential functions of nuclear actin have been identified including regulation of gene expression and involvement in the repair of DNA double-strand breaks (DSB). Small G-actin-binding molecules affect F-actin formation and can be utilized for analysis and manipulation of actin in living cells. However, these G-actin-binding molecules are obtained by extraction from natural sources or through complex chemical synthesis procedures, and therefore, the generation of their derivatives for analytical tools is underdeveloped. In addition, their effects on nuclear actin cannot be separately evaluated from those on cytoplasmic actin. Previously, we have generated synthetic bicyclic peptides, consisting of two macrocyclic rings, which bind to G-actin but not to F-actin. Here, we describe the introduction of these bicyclic peptides into living cells. Furthermore, by conjugation to a nuclear localization signal (NLS), the bicyclic peptides accumulated in the nucleus. The NLS-bicyclic peptides repress the formation of nuclear F-actin, and impair transcriptional regulation and DSB repair. These observations highlight a potential role for NLS-linked bicyclic peptides in the manipulation of dynamics and functions of nuclear actin.

  10. THz irradiation inhibits cell division by affecting actin dynamics. 国際誌

    Shota Yamazaki, Yuya Ueno, Ryosuke Hosoki, Takanori Saito, Toshitaka Idehara, Yuusuke Yamaguchi, Chiko Otani, Yuichi Ogawa, Masahiko Harata, Hiromichi Hoshina

    PloS one 16 (8) e0248381 2021年

    DOI: 10.1371/journal.pone.0248381  

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    Biological phenomena induced by terahertz (THz) irradiation are described in recent reports, but underlying mechanisms, structural and dynamical change of specific molecules are still unclear. In this paper, we performed time-lapse morphological analysis of human cells and found that THz irradiation halts cell division at cytokinesis. At the end of cytokinesis, the contractile ring, which consists of filamentous actin (F-actin), needs to disappear; however, it remained for 1 hour under THz irradiation. Induction of the functional structures of F-actin was also observed in interphase cells. Similar phenomena were also observed under chemical treatment (jasplakinolide), indicating that THz irradiation assists actin polymerization. We previously reported that THz irradiation enhances the polymerization of purified actin in vitro; our current work shows that it increases cytoplasmic F-actin in vivo. Thus, we identified one of the key biomechanisms affected by THz waves.

  11. An improved functional analysis of linker-mediated complex (iFALC) strategy. 国際誌 査読有り

    Yu Nakabayashi, Masahiko Harata, Masayuki Seki

    Biochemical and biophysical research communications 526 (4) 1164-1169 2020年6月11日

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.04.039  

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    The functional analysis of linker-mediated complex (FALC) strategy that facilitates functional analysis of a common subunit of multi-subunit protein complexes in cells constitutes three steps; (1) a common subunit is fused to a specific subunit via recombinant DNA, (2) mutation is introduced into a portion of the common subunit of the fused protein, and (3) the mutational effect on the fused protein is evaluated by transformation and analysis of multiple appropriate gene knockout yeast strains. Conceptually, the FALC strategy is applicable to any common subunit of multi-subunit protein complexes in any cell type. However, the proximity of two subunits to fuse, preparation of multiple gene knockout cells, and utilization of yeast cells can together prevent the practical and broad usage of the FALC strategy for analyzing all multi-subunit complexes in all cell types. In this study, we analyzed histone H2B as a common subunit of histone H2A/H2B and histone variant H2A.Z/H2B dimers. The FALC strategy was improved in three ways; (i) a long linker (up to 300 amino acids) was used to fuse H2B with H2A.Z in yeast cells, (ii) the effects of the fused H2B-H2A.Z harboring mutation in the H2B portion was evaluated in H2A.Z knockout yeast strains and it was not essential to knockout two copies of H2B genes, and (iii) this occurred even in vertebrate cells possessing a dozen H2B genes. This improved FALC (iFALC) strategy reveals that vertebrate H2B-D68, corresponding to yeast H2B-D71, is critical for chromatin binding of the H2A.Z/H2B dimer, and this is evolutionarily conserved.

  12. Propagation of THz irradiation energy through aqueous layers: Demolition of actin filaments in living cells. 国際誌 査読有り

    Shota Yamazaki, Masahiko Harata, Yuya Ueno, Masaaki Tsubouchi, Keiji Konagaya, Yuichi Ogawa, Goro Isoyama, Chiko Otani, Hiromichi Hoshina

    Scientific reports 10 (1) 9008-9008 2020年6月2日

    DOI: 10.1038/s41598-020-65955-5  

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    The effect of terahertz (THz) radiation on deep tissues of human body has been considered negligible due to strong absorption by water molecules. However, we observed that the energy of THz pulses transmits a millimeter thick in the aqueous solution, possibly as a shockwave, and demolishes actin filaments. Collapse of actin filament induced by THz irradiation was also observed in the living cells under an aqueous medium. We also confirmed that the viability of the cell was not affected under the exposure of THz pulses. The potential of THz waves as an invasive method to alter protein structure in the living cells is demonstrated.

  13. SMARCA4 deficiency-associated heterochromatin induces intrinsic DNA replication stress and susceptibility to ATR inhibition in lung adenocarcinoma 査読有り

    Kiminori Kurashima, Hideto Kashiwagi, Iwao Shimomura, Ayako Suzuki, Fumitaka Takeshita, Marianne Mazevet, Masahiko Harata, Takayuki Yamashita, Yusuke Yamamoto, Takashi Kohno, Bunsyo Shiotani

    NAR Cancer 2 (2) 2020年6月1日

    出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)

    DOI: 10.1093/narcan/zcaa005  

    eISSN:2632-8674

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    <title>Abstract</title> The SWI/SNF chromatin remodeling complex regulates transcription through the control of chromatin structure and is increasingly thought to play an important role in human cancer. Lung adenocarcinoma (LADC) patients frequently harbor mutations in SMARCA4, a core component of this multisubunit complex. Most of these mutations are loss-of-function mutations, which disrupt critical functions in the regulation of chromatin architecture and can cause DNA replication stress. This study reports that LADC cells deficient in SMARCA4 showed increased DNA replication stress and greater sensitivity to the ATR inhibitor (ATRi) in vitro and in vivo. Mechanistically, loss of SMARCA4 increased heterochromatin formation, resulting in stalled forks, a typical DNA replication stress. In the absence of SMARCA4, severe ATRi-induced single-stranded DNA, which caused replication catastrophe, was generated on nascent DNA near the reversed forks around heterochromatin in an Mre11-dependent manner. Thus, loss of SMARCA4 confers susceptibility to ATRi, both by increasing heterochromatin-associated replication stress and by allowing Mre11 to destabilize reversed forks. These two mechanisms synergistically increase susceptibility of SMARCA4-deficient LADC cells to ATRi. These results provide a preclinical basis for assessing SMARCA4 defects as a biomarker of ATRi efficacy.

  14. In Vitro-Evolved Peptides Mimic a Binding Motif of the G-Actin-Binding Protein Thymosin-B4 and Serve as Research Tools

    Raphael Gübeli, Davide Bertoldo, Kenji Shimada, Christian Gerhold, Verena Hurst, Yuichiro Takahashi, Jonas Wilbs, Masahiko Harata, Susan M. Gasser, Christian Heinis

    ChemRxiv 1 2020年4月

  15. The Actin-Family Protein Arp4 Is a Novel Suppressor for the Formation and Functions of Nuclear F-Actin. 国際誌 査読有り

    Shota Yamazaki, Christian Gerhold, Koji Yamamoto, Yuya Ueno, Robert Grosse, Kei Miyamoto, Masahiko Harata

    Cells 9 (3) 2020年3月19日

    DOI: 10.3390/cells9030758  

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    The crosstalk between actin and actin-related proteins (Arps), namely Arp2 and Arp3, plays a central role in facilitating actin polymerization in the cytoplasm and also in the nucleus. Nuclear F-actin is required for transcriptional regulation, double-strand break repair, and nuclear organization. The formation of nuclear F-actin is highly dynamic, suggesting the involvement of positive and negative regulators for nuclear actin polymerization. While actin assembly factors for nuclear F-actin have been recently described, information about inhibitory factors is still limited. The actin-related protein Arp4 which is predominantly localized in the nucleus, has been previously identified as an integral subunit of multiple chromatin modulation complexes, where it forms a heterodimer with monomeric actin. Therefore, we tested whether Arp4 functions as a suppressor of nuclear F-actin formation. The knockdown of Arp4 (Arp4 KD) led to an increase in nuclear F-actin formation in NIH3T3 cells, and purified Arp4 potently inhibited F-actin formation in mouse nuclei transplanted into Xenopus laevis oocytes. Consistently, Arp4 KD facilitated F-actin-inducible gene expression (e.g., OCT4) and DNA damage repair. Our results suggest that Arp4 has a critical role in the formation and functions of nuclear F-actin.

  16. Impairment of nuclear F-actin formation and its relevance to cellular phenotypes in Hutchinson-Gilford progeria syndrome 国際誌 査読有り

    Yuto Takahashi, Shogo Hiratsuka, Nanako Machida, Daisuke Takahashi, Junpei Matsushita, Pavel Hozak, Tom Misteli, Kei Miyamoto, Masahiko Harata

    Nucleus 11 (1) 250-263 2020年1月1日

    出版者・発行元:Informa UK Limited

    DOI: 10.1080/19491034.2020.1815395  

    ISSN:1949-1034

    eISSN:1949-1042

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    Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) is a premature aging disorder caused by a mutation of lamin A, which contributes to nuclear architecture and the spatial organization of chromatin in the nucleus. The expression of a lamin A mutant, named progerin, leads to functional and structural disruption of nuclear organization. Since progerin lacks a part of the actin-binding site of lamin A, we hypothesized that nuclear actin dynamics and function are altered in HGPS cells. Nuclear F-actin is required for the organization of nuclear shape, transcriptional regulation, DNA damage repair, and activation of Wnt/β-catenin signaling. Here we show that the expression of progerin decreases nuclear F-actin and impairs F-actin-regulated transcription. When nuclear F-actin levels are increased by overexpression of nuclear-targeted actin or by using jasplakinolide, a compound that stabilizes F-actin, the irregularity of nuclear shape and defects in gene expression can be reversed. These observations provide evidence for a novel relationship between nuclear actin and the etiology of HGPS.

  17. Effect of mycalolides isolated from a marine sponge Mycale aff. nullarosette on actin in living cells. 国際誌 査読有り

    Hayashi-Takanaka Y, Kina Y, Nakamura F, Yamazaki S, Harata M, Soest RWMV, Kimura H, Nakao Y

    Scientific reports 9 (1) 7540-7540 2019年5月

    DOI: 10.1038/s41598-019-44036-2  

  18. Cancer-associated mutations of histones H2B, H3.1 and H2A.Z.1 affect the structure and stability of the nucleosome 国際誌 査読有り

    Arimura, Yasuhiro, Ikura, Masae, Fujita, Risa, Noda, Mamiko, Kobayashi, Wataru, Horikoshi, Naoki, Sun, Jiying, Shi, Lin, Kusakabe, Masayuki, Harata, Masahiko, Ohkawa, Yasuyuki, Tashiro, Satoshi, Kimura, Hiroshi, Ikura, Tsuyoshi, Kurumizaka, Hitoshi

    Nucleic acids research 46 (19) 10007-10018 2018年11月

    DOI: 10.1093/nar/gky661  

    ISSN:1362-4962

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    Mutations of the Glu76 residue of canonical histone H2B are frequently found in cancer cells. However, it is quite mysterious how a single amino acid substitution in one of the multiple H2B genes affects cell fate. Here we found that the H2B E76K mutation, in which Glu76 is replaced by Lys (E76K), distorted the interface between H2B and H4 in the nucleosome, as revealed by the crystal structure and induced nucleosome instability in vivo and in vitro. Exogenous production of the H2B E76K mutant robustly enhanced the colony formation ability of the expressing cells, indicating that the H2B E76K mutant has the potential to promote oncogenic transformation in the presence of wild-type H2B. We found that other cancer-associated mutations of histones, H3.1 E97K and H2A.Z.1 R80C, also induced nucleosome instability. Interestingly, like the H2B E76K mutant, the H3.1 E97K mutant was minimally incorporated into chromatin in cells, but it enhanced the colony formation ability. In contrast, the H2A.Z.1 R80C mutant was incorporated into chromatin in cells, and had minor effects on the colony formation ability of the cells. These characteristics of histones with cancer-associated mutations may p

  19. Actin polymerization is activated by terahertz irradiation 査読有り

    Shota Yamazaki, Masahiko Harata, Toshitaka Idehara, Keiji Konagaya, Ginji Yokoyama, Hiromichi Hoshina, Yuichi Ogawa

    SCIENTIFIC REPORTS 8 (1) 9990 2018年7月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/s41598-018-28245-9  

    ISSN:2045-2322

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    Polymerization of monomeric actin into filaments has pivotal roles in cell motility, growth, differentiation, and gene expression. Therefore, techniques of manipulating actin polymerization, including actin-binding chemicals, have been developed for understanding and regulating multiple biological functions. Here, we demonstrate that irradiation with terahertz (THz) waves is a novel method of modulating actin polymerization. When actin polymerization reaction is performed under irradiation with 0.46THz waves generated by a Gyrotron, actin polymerization was observed to be activated by monitoring the fluorescence of pyrene actin fluorophores. We also observed the number of actin filaments under a fluorescence microscope using the polymerized actin probe SiR-actin. The number of actin filaments was increased by 3.5-fold after THz irradiation for 20 min. When the THz irradiation was applied to a steady-state actin solution, in which elongation and depolymerization of actin filaments were equilibrated, increased actin polymerization was observed, suggesting that the THz irradiation activates actin polymerization, at least in the elongation process. These results suggest that THz waves could be applied for manipulating biomolecules and cells.

  20. Distinct roles of ATM and ATR in the regulation of ARP8 phosphorylation to prevent chromosome translocations. 国際誌 査読有り

    Sun J, Shi L, Kinomura A, Fukuto A, Horikoshi Y, Oma Y, Harata M, Ikura M, Ikura T, Kanaar R, Tashiro S

    eLife 7 e32222 2018年5月

    DOI: 10.7554/eLife.32222  

  21. SUMO modification system facilitates the exchange of histone variant H2A.Z-2 at DNA damage sites 国際誌 査読有り

    Fukuto, Atsuhiko, Ikura, Masae, Ikura, Tsuyoshi, Sun, Jiying, Horikoshi, Yasunori, Shima, Hiroki, Igarashi, Kazuhiko, Kusakabe, Masayuki, Harata, Masahiko, Horikoshi, Naoki, Kurumizaka, Hitoshi, Kiuchi, Yoshiaki, Tashiro, Satoshi

    Nucleus (Austin, Tex.) 9 (1) 87-94 2018年1月1日

    DOI: 10.1080/19491034.2017.1395543  

    ISSN:1949-1042

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    Histone exchange and histone post-translational modifications play important roles in the regulation of DNA metabolism, by re-organizing the chromatin configuration. We previously demonstrated that the histone variant H2A.Z-2 is rapidly exchanged at damaged sites after DNA double strand break induction in human cells. In yeast, the small ubiquitin-like modifier (SUMO) modification of H2A.Z is involved in the DNA damage response. However, whether the SUMO modification regulates the exchange of human H2A.Z-2 at DNA damage sites remains unclear. Here, we show that H2A.Z-2 is SUMOylated in a damage-dependent manner, and the SUMOylation of H2A.Z-2 is suppressed by the depletion of the SUMO E3 ligase, PIAS4. Moreover, PIAS4 depletion represses the incorporation and eviction of H2A.Z-2 at damaged sites. These findings demonstrate that the PIAS4-mediated SUMOylation regulates the exchange of H2A.Z-2 at DNA damage sites.

  22. Multivalent binding of PWWP2A to H2A.Z regulates mitosis and neural crest differentiation 査読有り

    Sebastian Puenzeler, Stephanie Link, Gabriele Wagner, Eva C. Keilhauer, Nina Kronbeck, Ramona M. M. Spitzer, Susanne Leidescher, Yolanda Markaki, Edith Mentele, Catherine Regnard, Katrin Schneider, Daisuke Takahashi, Masayuki Kusakabe, Chiara Vardabasso, Lisa M. Zink, Tobias Straub, Emily Bernstein, Masahiko Harata, Heinrich Leonhardt, Matthias Mann, Ralph A. W. Rupp, Sandra B. Hake

    EMBO JOURNAL 36 (15) 2263-2279 2017年8月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.15252/embj.201695757  

    ISSN:0261-4189

    eISSN:1460-2075

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    Replacement of canonical histones with specialized histone variants promotes altering of chromatin structure and function. The essential histone variant H2A.Z affects various DNA-based processes via poorly understood mechanisms. Here, we determine the comprehensive interactome of H2A.Z and identify PWWP2A as a novel H2A.Z-nucleosome binder. PWWP2A is a functionally uncharacterized, vertebrate-specific protein that binds very tightly to chromatin through a concerted multivalent binding mode. Two internal protein regions mediate H2A.Z-specificity and nucleosome interaction, whereas the PWWP domain exhibits direct DNA binding. Genome-wide mapping reveals that PWWP2A binds selectively to H2A.Z-containing nucleosomes with strong preference for promoters of highly transcribed genes. In human cells, its depletion affects gene expression and impairs proliferation via a mitotic delay. While PWWP2A does not influence H2A.Z occupancy, the C-terminal tail of H2A.Z is one important mediator to recruit PWWP2A to chromatin. Knockdown of PWWP2A in Xenopus results in severe cranial facial defects, arising from neural crest cell differentiation and migration problems. Thus, PWWP2A is a novel H2A.Z-specific multivalent chromatin binder providing a surprising link between H2A.Z, chromosome segregation, and organ development.

  23. Actin Family Proteins in the Human IN080 Chromatin Remodeling Complex Exhibit Functional Roles in the Induction of Heme Oxygenase-1 with Hemin 査読有り

    Yuichiro Takahashi, Hirokazu Murakami, Yusuke Akiyama, Yasutake Katoh, Yukako Oma, Hitoshi Nishijima, Kei-ichi Shibahara, Kazuhiko Igarashi, Masahiko Harata

    FRONTIERS IN GENETICS 8 17 2017年2月

    出版者・発行元:FRONTIERS MEDIA SA

    DOI: 10.3389/fgene.2017.00017  

    ISSN:1664-8021

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    Nuclear actin family proteins, comprising of actin and actin related proteins (Arps), are essential functional components of the multiple chromatin remodeling complexes. The INO80 chromatin remodeling complex, which is evolutionarily conserved and has roles in transcription, DNA replication and repair, consists of actin and actin related proteins Arp4, Arp5, and Arp8. We generated Arp5 knockout (KO) and Arp8 KO cells from the human Nalm-6 pre-B cell line and used these KO cells to examine the roles of Arp5 and Arp8 in the transcriptional regulation mediated by the INO80 complex. In both of Arp5 KO and Arp8 KO cells, the oxidative stress-induced expression of HMOX1 gene, encoding for heme oxygenase-1 (HO-1), was significantly impaired. Consistent with these observations, chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay revealed that oxidative stress caused an increase in the binding of the INO80 complex to the regulatory sites of HMOX1 in wild-type cells. The binding of INO80 complex to chromatin was reduced in Arp8 KO cells compared to that in the wild-type cells. On the other hand, the binding of INO80 complex to chromatin in Arp5 KO cells was similar to that in the wild-type cells even under the oxidative stress condition. However, both remodeling of chromatin at the HMOX1 regulatory sites and binding of a transcriptional activator to these sites were impaired in Arp5 KO cells, indicating that Arp5 is required for the activation of the INO80 complex. Collectively, these results suggested that these nuclear Arps play indispensable roles in the function of the INO80 chromatin remodeling complex.

  24. Quantitative regulation of histone variant H2A.Z during cell cycle by ubiquitin proteasome system and SUMO-targeted ubiquitin ligases 査読有り

    Daisuke Takahashi, Yuki Orihara, Saho Kitagawa, Masayuki Kusakabe, Takahiro Shintani, Yukako Oma, Masahiko Harata

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY 81 (8) 1557-1560 2017年

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1080/09168451.2017.1326087  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    Quantitative control of histones and histone variants during cell cycle is relevant to their epigenetic functions. We found that the level of yeast histone variant H2A.Z in the G2/M-phase is actively kept low by the ubiquitin proteasome system and SUMO-targeted ubiquitin ligases. Overexpression of H2A.Z induced defects in mitotic progression, suggesting functional importance of this quantitative control.

  25. INO80クロマチンリモデリング複合体によるHO-1発現制御 アクチンファミリーの機能解析と人為的操作の試み

    秋山 祐亮, 高橋 裕一朗, 村上 寛和, Heinis Christian, 加藤 恭丈, 五十嵐 和彦, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 89回 [2T15-272)] 2016年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  26. Nuclear F-actin enhances the transcriptional activity of β-catenin by increasing its nuclear localization and binding to chromatin. 査読有り

    Yamazaki S, Yamamoto K, de Lanerolle P, Harata M

    Histochemistry and cell biology 145 (4) 389-399 2016年4月

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1007/s00418-016-1416-9  

    ISSN:0948-6143

    eISSN:1432-119X

  27. Genetic complementation analysis showed distinct contributions of the N-terminal tail of H2A.Z to epigenetic regulations 査読有り

    Masayuki Kusakabe, Hiroyuki Oku, Ryo Matsuda, Tetsuya Hori, Akihiko Muto, Kazuhiko Igarashi, Tatsuo Fukagawa, Masahiko Harata

    GENES TO CELLS 21 (2) 122-135 2016年2月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1111/gtc.12327  

    ISSN:1356-9597

    eISSN:1365-2443

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    H2A.Z is one of the most evolutionally conserved histone variants. In vertebrates, this histone variant has two isoforms, H2A.Z.1 and H2A.Z.2, each of which is coded by an individual gene. H2A.Z is involved in multiple epigenetic regulations, and in humans, it also has relevance to carcinogenesis. In this study, we used the H2A.Z DKO cells, in which both H2A.Z isoform genes could be inducibly knocked out, for the functional analysis of H2A.Z by a genetic complementation assay, as the first example of its kind in vertebrates. Ectopically expressed wild-type H2A.Z and two N-terminal mutants, a nonacetylable H2A.Z mutant and a chimera in which the N-terminal tail of H2A.Z.1 was replaced with that of the canonical H2A, complemented the mitotic defects of H2A.Z DKO cells similarly, suggesting that both acetylation and distinctive sequence of the N-terminal tail of H2A.Z are not required for mitotic progression. In contrast, each one of these three forms of H2A.Z complemented the transcriptional defects of H2A.Z DKO cells differently. These results suggest that the N-terminal tail of vertebrate H2A.Z makes distinctively different contributions to these epigenetic events. Our results also imply that this genetic complementation system is a novel and useful tool for the functional analysis of H2A.Z.

  28. 酸化ストレス応答遺伝子HO-1発現へのINO80クロマチンリモデリング複合体の関与 遺伝子欠損細胞とbicyclic peptideを用いた解析

    秋山 祐亮, 高橋 裕一郎, 村上 寛和, Heinis Christian, 加藤 恭丈, 五十嵐 和彦, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 88回・38回 [2P0626]-[2P0626] 2015年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  29. Involvement of the perinuclear anchorage of DNA double-strand break in damage-induced sister chromatid cohesion 査読有り

    Yukako Oma, Yuki Orihara, Tatsunori Konishi, Chihiro Horigome, Susan M. Gasser, Masahiko Harata

    GENES & GENETIC SYSTEMS 90 (6) 402-402 2015年12月

    出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN

    ISSN:1341-7568

    eISSN:1880-5779

  30. [Roles of actin family proteins in functional organization of chromatin and the nucleus]. 査読有り

    Harata M, Yamazaki S, Oma Y

    Seikagaku. The Journal of Japanese Biochemical Society 87 (5) 629-632 2015年10月

    出版者・発行元:日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  31. The actin family protein ARP6 contributes to the structure and the function of the nucleolus 査読有り

    Hiroshi Kitamura, Haruka Matsumori, Alzbeta Kalendova, Pavel Hozak, Ilya G. Goldberg, Mitsuyoshi Nakao, Noriko Saitoh, Masahiko Harata

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 464 (2) 554-560 2015年8月

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.07.005  

    ISSN:0006-291X

    eISSN:1090-2104

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    The actin family members, consisting of actin and actin-related proteins (ARPs), are essential components of chromatin remodeling complexes. ARP6, one of the nuclear ARPs, is part of the Snf-2-related CREB-binding protein activator protein (SRCAP) chromatin remodeling complex, which promotes the deposition of the histone variant H2A.Z into the chromatin. In this study, we showed that ARP6 influences the structure and the function of the nucleolus. ARP6 is localized in the central region of the nucleolus, and its knockdown induced a morphological change in the nucleolus. We also found that in the presence of high concentrations of glucose ARP6 contributed to the maintenance of active ribosomal DNA (rDNA) transcription by placing H2A.Z into the chromatin. In contrast, under starvation, ARP6 was required for cell survival through the repression of rDNA transcription independently of H2A.Z. These findings reveal novel pleiotropic roles for the actin family in nuclear organization and metabolic homeostasis. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.

  32. Contribution of nuclear actin to transcription regulation 査読有り

    Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Masahiko Harata

    Genomics Data 4 127-129 2015年6月1日

    出版者・発行元:Elsevier Inc.

    DOI: 10.1016/j.gdata.2015.04.009  

    ISSN:2213-5960

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    Actin, an integral component of the cytoskeleton, plays crucial roles in a variety of cell functions, including cell migration, adhesion, polarity and shape change. Studies performed during the last couple of decades have revealed that the actin also exists in the nucleus. However, the function and properties of nuclear actin remained elusive so far. Recently, we showed that an actin tagged with EYFP and fused with a nuclear localization signal (EYFP-NLS-actin) formed visible filamentous (F)-actin bundles in cells. To obtain further details about the individual genes that are affected by the nuclear actin, we have used the microarray analysis to determine the changes in the expression levels of RNAs in HeLa cells as a result of EYFP-NLS-actin expression. Our results suggest that the nuclear actin plays a role in the activation of genes rather than their repression. The data has been deposited in the Gene Expression Omnibus (GEO) database under the accession number GSE59799.

  33. Nuclear actin activates human transcription factor genes including the OCT4 gene 査読有り

    Shota Yamazaki, Koji Yamamoto, Makio Tokunaga, Kumiko Sakata-Sogawa, Masahiko Harata

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY 79 (2) 242-246 2015年2月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1080/09168451.2014.972332  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    RNA microarray analyses revealed that nuclear actin activated many human transcription factor genes including OCT4, which is required for gene reprogramming. Oct4 is known to be activated by nuclear actin in Xenopus oocytes. Our findings imply that this process of OCT4 activation is conserved in vertebrates and among cell types and could be used for gene reprogramming of human cells.

  34. The linker histone in Saccharomyces cerevisiae interacts with actin-related protein 4 and both regulate chromatin structure and cellular morphology 査読有り

    Milena Georgieva, Dessislava Staneva, Katya Uzunova, Toni Efremov, Konstantin Balashev, Masahiko Harata, George Miloshev

    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOCHEMISTRY & CELL BIOLOGY 59 182-192 2015年2月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.bioce1.2014.12.006  

    ISSN:1357-2725

    eISSN:1878-5875

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    Chromatin structure promotes important epigenetic mechanisms that regulate cellular fate by organizing, preserving and controlling the way by which the genetic information works. Our understanding of chromatin and its functions is sparse and not yet well defined. The uncertainty comes from the complexity of chromatin and is induced by the existence of a large number of nuclear proteins that influence it. The intricate interaction among all these structural and functional nuclear proteins has been under extensive study in the recent years. Here, we show that Saccharomyces cerevisiae linker histone physically interacts with Arp4p (actin-related protein 4) which is a key subunit of three chromatin modifying complexes INO80, SWR1 and NuA4. A single - point mutation in the actin - fold domain of Arp4p together with the knock-out of the gene for the linker histone in S. cerevisiae severely abrogates cellular and nuclear morphology and leads to complete disorganizing of the higher levels of chromatin organization. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  35. Nucleocytoplasmic relocation of actin in cell differentiation. 査読有り

    K. Yamamoto, S. Yamazaki, K. Sakata-Sogawa, M. Tokunaga, M. Harata

    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 25 2014年12月

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    ISSN:1059-1524

    eISSN:1939-4586

  36. Roles of nuclear filamentous-actin in transcriptional regulation. 査読有り

    S. Yamazaki, K. Yamamoto, K. Sakata-Sogawa, M. Tokunaga, M. Harata

    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 25 2014年12月

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    ISSN:1059-1524

    eISSN:1939-4586

  37. DNA Binding Properties of the Actin-Related Protein Arp8 and Its Role in DNA Repair 査読有り

    Akihisa Osakabe, Yuichiro Takahashi, Hirokazu Murakami, Kenji Otawa, Hiroaki Tachiwana, Yukako Oma, Hitoshi Nishijima, Kei-ich Shibahara, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata

    PLOS ONE 9 (10) e108354 2014年10月

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pone.0108354  

    ISSN:1932-6203

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    Actin and actin-related proteins (Arps), which are members of the actin family, are essential components of many of these remodeling complexes. Actin, Arp4, Arp5, and Arp8 are found to be evolutionarily conserved components of the INO80 chromatin remodeling complex, which is involved in transcriptional regulation, DNA replication, and DNA repair. A recent report showed that Arp8 forms a module in the INO80 complex and this module can directly capture a nucleosome. In the present study, we showed that recombinant human Arp8 binds to DNAs, and preferentially binds to single-stranded DNA. Analysis of the binding of adenine nucleotides to Arp8 mutants suggested that the ATP-binding pocket, located in the evolutionarily conserved actin fold, plays a regulatory role in the binding of Arp8 to DNA. To determine the cellular function of Arp8, we derived tetracycline-inducible Arp8 knockout cells from a cultured human cell line. Analysis of results obtained after treating these cells with aphidicolin and camptothecin revealed that Arp8 is involved in DNA repair. Together with the previous observation that Arp8, but not gamma-H2AX, is indispensable for recruiting INO80 complex to DSB in human, results of our study suggest an individual role for Arp8 in DNA repair.

  38. Nuclear actin filaments recruit cofilin and actin-related protein 3, and their formation is connected with a mitotic block 査読有り

    Alzbeta Kalendova, Ilona Kalasova, Shota Yamazaki, Livia Ulicna, Masahiko Harata, Pavel Hozak

    HISTOCHEMISTRY AND CELL BIOLOGY 142 (2) 139-152 2014年8月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00418-014-1243-9  

    ISSN:0948-6143

    eISSN:1432-119X

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    Although actin monomers polymerize into filaments in the cytoplasm, the form of actin in the nucleus remains elusive. We searched for the form and function of beta-actin fused to nuclear localization signal and to enhanced yellow fluorescent protein (EN-actin). Our results reveal that EN-actin is either dispersed in the nucleoplasm (homogenous EN-actin) or forms bundled filaments in the nucleus (EN-actin filaments). Formation of such filaments was not connected with increased EN-actin levels. Among numerous actin-binding proteins tested, only cofilin is recruited to the EN-actin filaments. Overexpression of EN-actin causes increase in the nuclear levels of actin-related protein 3 (Arp3). Although Arp3, a member of actin nucleation complex Arp2/3, is responsible for EN-actin filament nucleation and bundling, the way cofilin affects nuclear EN-actin filaments dynamics is not clear. While cells with homogenous EN-actin maintained unaffected mitosis during which EN-actin re-localizes to the plasma membrane, generation of nuclear EN-actin filaments severely decreases cell proliferation and interferes with mitotic progress. The introduction of EN-actin manifests in two mitotic-inborn defects-formation of binucleic cells and generation of micronuclei-suggesting that cells suffer aberrant cytokinesis and/or impaired chromosomal segregation. In interphase, nuclear EN-actin filaments passed through chromatin region, but do not co-localize with either chromatin remodeling complexes or RNA polymerases I and II. Surprisingly presence of EN-actin filaments was connected with increase in the overall transcription levels in the S-phase by yet unknown mechanism. Taken together, EN-actin can form filaments in the nucleus which affect important cellular processes such as transcription and mitosis.

  39. SWR1 and INO80 Chromatin Remodelers Contribute to DNA Double-Strand Break Perinuclear Anchorage Site Choice 査読有り

    Chihiro Horigome, Yukako Oma, Tatsunori Konishi, Roger Schmid, Isabella Marcomini, Michael H. Hauer, Vincent Dion, Masahiko Harata, Susan M. Gasser

    MOLECULAR CELL 55 (4) 626-639 2014年8月

    出版者・発行元:CELL PRESS

    DOI: 10.1016/j.molcel.2014.06.027  

    ISSN:1097-2765

    eISSN:1097-4164

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    Persistent DNA double-strand breaks (DSBs) are recruited to the nuclear periphery in budding yeast. Both the Nup84 pore subcomplex and Mps3, an inner nuclear membrane (INM) SUN domain protein, have been implicated in DSB binding. It was unclear what, if anything, distinguishes the two potential sites of repair. Here, we characterize and distinguish the two binding sites. First, DSB-pore interaction occurs independently of cell-cycle phase and requires neither the chromatin remodeler INO80 nor recombinase Rad51 activity. In contrast, Mps3 binding is S and G2 phase specific and requires both factors. SWR1-dependent incorporation of Htz1 (H2A.Z) is necessary for break relocation to either site in both G1- and S-phase cells. Importantly, functional assays indicate that mutations in the two sites have additive repair defects, arguing that the two perinuclear anchorage sites define distinct survival pathways.

  40. Reorganization of damaged chromatin by the exchange of histone variant H2A.Z-2

    Ikuno Nishibuchi, Hidekazu Suzuki, Aiko Kinomura, Jiying Sun, Ning-Ang Liu, Yasunori Horikoshi, Hiroki Shima, Masayuki Kusakabe, Masahiko Harata, Tatsuo Fukagawa, Tsuyoshi Ikura, Takafumi Ishida, Yasushi Nagata, Satoshi Tashiro

    International Journal of Radiation Oncology Biology Physics 89 (4) 736-744 2014年7月15日

    出版者・発行元:Elsevier Inc.

    DOI: 10.1016/j.ijrobp.2014.03.031  

    ISSN:1879-355X 0360-3016

    eISSN:1879-355X

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    Purpose The reorganization of damaged chromatin plays an important role in the regulation of the DNA damage response. A recent study revealed the presence of 2 vertebrate H2A.Z isoforms, H2A.Z-1 and H2A.Z-2. However, the roles of the vertebrate H2A.Z isoforms are still unclear. Thus, in this study we examined the roles of the vertebrate H2A.Z isoforms in chromatin reorganization after the induction of DNA double-strand breaks (DSBs). Methods and Materials To examine the dynamics of H2A.Z isoforms at damaged sites, we constructed GM0637 cells stably expressing each of the green fluorescent protein (GFP)-labeled H2A.Z isoforms, and performed fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) analysis and inverted FRAP analysis in combination with microirradiation. Immunofluorescence staining using an anti-RAD51 antibody was performed to study the kinetics of RAD51 foci formation after 2-Gy irradiation of wild-type (WT), H2A.Z-1- and H2A.Z-2-deficient DT40 cells. Colony-forming assays were also performed to compare the survival rates of WT, H2A.Z-1-, and H2A.Z-2-deficient DT40 cells with control, and H2A.Z-1- and H2A.Z-2-depleted U2OS cells after irradiation. Results FRAP analysis revealed that H2A.Z-2 was incorporated into damaged chromatin just after the induction of DSBs, whereas H2A.Z-1 remained essentially unchanged. Inverted FRAP analysis showed that H2A.Z-2 was released from damaged chromatin. These findings indicated that H2A.Z-2 was exchanged at DSB sites immediately after the induction of DSBs. RAD51 focus formation after ionizing irradiation was disturbed in H2A.Z-2-deficient DT40 cells but not in H2A.Z-1-deficient cells. The survival rate of H2A.Z-2-deficient cells after irradiation was lower than those of WT and H2A.Z-1- DT40 cells. Similar to DT40 cells, H2A.Z-2-depleted U2OS cells were also radiation-sensitive compared to control and H2A.Z-1-depleted cells. Conclusions We found that vertebrate H2A.Z-2 is involved in the regulation of the DNA damage response at a very early stage, via the damaged chromatin reorganization required for RAD51 focus formation. © 2014 Elsevier Inc.

  41. Reorganization of Damaged Chromatin by the Exchange of Histone Variant H2A.Z-2 査読有り

    Ikuno Nishibuchi, Hidekazu Suzuki, Aiko Kinomura, Jiying Sun, Ning-Ang Liu, Yasunori Horikoshi, Hiroki Shima, Masayuki Kusakabe, Masahiko Harata, Tatsuo Fukagawa, Tsuyoshi Ikura, Takafumi Ishida, Yasushi Nagata, Satoshi Tashiro

    INTERNATIONAL JOURNAL OF RADIATION ONCOLOGY BIOLOGY PHYSICS 89 (4) 736-744 2014年7月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE INC

    DOI: 10.1016/j.ijrobp.2014.03.031  

    ISSN:0360-3016

    eISSN:1879-355X

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    Purpose: The reorganization of damaged chromatin plays an important role in the regulation of the DNA damage response. A recent study revealed the presence of 2 vertebrate H2A.Z isoforms, H2A.Z-1 and H2A.Z-2. However, the roles of the vertebrate H2A.Z isoforms are still unclear. Thus, in this study we examined the roles of the vertebrate H2A.Z isoforms in chromatin reorganization after the induction of DNA double-strand breaks (DSBs). Methods and Materials: To examine the dynamics of H2A.Z isoforms at damaged sites, we constructed GM0637 cells stably expressing each of the green fluorescent protein (GFP)-labeled H2A.Z isoforms, and performed fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) analysis and inverted FRAP analysis in combination with microirradiation. Immunofluorescence staining using an anti-RAD51 antibody was performed to study the kinetics of RAD51 foci formation after 2-Gy irradiation of wild-type (WT), H2A.Z-1- and H2A.Z-2-deficient DT40 cells. Colony-forming assays were also performed to compare the survival rates of WT, H2A.Z-1-, and H2A.Z-2- deficient DT40 cells with control, and H2A.Z-1- and H2A.Z-2-depleted U2OS cells after irradiation. Results: FRAP analysis revealed that H2A.Z-2 was incorporated into damaged chromatin just after the induction of DSBs, whereas H2A.Z-1 remained essentially unchanged. Inverted FRAP analysis showed that H2A.Z-2 was released from damaged chromatin. These findings indicated that H2A.Z-2 was exchanged at DSB sites immediately after the induction of DSBs. RAD51 focus formation after ionizing irradiation was disturbed in H2A.Z-2-deficient DT40 cells but not in H2A.Z-1-deficient cells. The survival rate of H2A.Z-2-deficient cells after irradiation was lower than those of WT and H2A.Z-1-DT40 cells. Similar to DT40 cells, H2A.Z-2-depleted U2OS cells were also radiation-sensitive compared to control and H2A.Z-1-depleted cells. Conclusions: We found that vertebrate H2A.Z-2 is involved in the regulation of the DNA damage response at a very early stage, via the damaged chromatin reorganization required for RAD51 focus formation. (C) 2014 Elsevier Inc.

  42. Improvement of the transformation efficiency of Sacchaaromyces cerevisiae by altering carbon sources in pre-culture 査読有り

    Tatsunori Konishi, Masahiko Harata

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY 78 (6) 1090-1093 2014年6月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1080/09168451.2014.915730  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    We show here that the transformation efficiency of Saccharomyces cerevisiae is improved by altering carbon sources in media for pre-culturing cells prior to the transformation reactions. The transformation efficiency was increased up to sixfold by combination with existing transformation protocols. This method is widely applicable for yeast research since efficient transformation can be performed easily without changing any of the other procedures in the transformation.

  43. Possible involvement of LKB1-AMPK signaling in non-homologous end joining 査読有り

    A. Ui, H. Ogiwara, S. Nakajima, S. Kanno, R. Watanabe, M. Harata, H. Okayama, C. C. Harris, J. Yokota, A. Yasui, T. Kohno

    Oncogene 33 (13) 1640-1648 2014年3月27日

    出版者・発行元:Nature Publishing Group

    DOI: 10.1038/onc.2013.125  

    ISSN:1476-5594 0950-9232

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    LKB1/STK11 is a tumor suppressor gene responsible for Peutz-Jeghers syndrome, an inherited cancer disorder associated with genome instability. The LKB1 protein functions in the regulation of cell proliferation, polarization and differentiation. Here, we suggest a role of LKB1 in non-homologous end joining (NHEJ), a major DNA double-strand break (DSB) repair pathway. LKB1 localized to DNA ends upon the generation of micro-irradiation and I-SceI endonuclease-induced DSBs. LKB1 inactivation either by RNA interference or by kinase-dead mutation compromised NHEJ-mediated DNA repair by suppressing the accumulation of BRM, a catalytic subunit of the SWI/SNF complex, at DSB sites, which promotes the recruitment of an essential NHEJ factor, KU70. AMPK2, a major substrate of LKB1 and a histone H2B kinase, was recruited to DSBs in an LKB1-dependent manner. AMPK2 depletion and a mutation of H2B that disrupted the AMPK2 phoshorylation site impaired KU70 and BRM recruitment to DSB sites. LKB1 depletion induced the formation of chromosome breaks and radials. These results suggest that LKB1-AMPK signaling controls NHEJ and contributes to genome stability. © 2014 Macmillan Publishers Limited.

  44. 2SDA-02 統合的イメージングアプローチによる動的クロマチン構造・機能研究(2SDA 生命現象の基本に迫る動的クロマチン構造・機能研究の最前線,新学術領域研究「動的クロマチン構造と機能」共催,シンポジウム,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    十川 久美子, 伊藤 由馬, 深川 暁弘, 原田 昌彦, 木村 宏, 徳永 万喜洋

    生物物理 54 (1) S128 2014年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会

    DOI: 10.2142/biophys.54.S128_1  

  45. Structural polymorphism in the L1 loop regions of human H2A.Z.1 and H2A.Z.2 査読有り

    Naoki Horikoshi, Koichi Sato, Keisuke Shimada, Yasuhiro Arimura, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Yoko Hayashi-Takanaka, Wakana Iwasaki, Wataru Kagawa, Masahiko Harata, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka

    Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography 69 (12) 2431-2439 2013年12月

    DOI: 10.1107/S090744491302252X  

    ISSN:0907-4449 1399-0047

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    The histone H2A.Z variant is widely conserved among eukaryotes. Two isoforms, H2A.Z.1 and H2A.Z.2, have been identified in vertebrates and may have distinct functions in cell growth and gene expression. However, no structural differences between H2A.Z.1 and H2A.Z.2 have been reported. In the present study, the crystal structures of nucleosomes containing human H2A.Z.1 and H2A.Z.2 were determined. The structures of the L1 loop regions were found to clearly differ between H2A.Z.1 and H2A.Z.2, although their amino-acid sequences in this region are identical. This structural polymorphism may have been induced by a substitution that evolutionally occurred at the position of amino acid 38 and by the flexible nature of the L1 loops of H2A.Z.1 and H2A.Z.2. It was also found that in living cells nucleosomal H2A.Z.1 exchanges more rapidly than H2A.Z.2. A mutational analysis revealed that the amino-acid difference at position 38 is at least partially responsible for the distinctive dynamics of H2A.Z.1 and H2A.Z.2. These findings provide important new information for understanding the differences in the regulation and functions of H2A.Z.1 and H2A.Z.2 in cells. © 2013 International Union of Crystallography.

  46. Structural polymorphism in the L1 loop regions of human H2AZ1 and H2AZ2 査読有り

    Naoki Horikoshi, Koichi Sato, Keisuke Shimada, Yasuhiro Arimura, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Yoko Hayashi-Takanaka, Wakana Iwasaki, Wataru Kagawa, Masahiko Harata, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY 69 (Pt 12) 2431-2439 2013年12月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1107/S090744491302252X  

    ISSN:0907-4449

    eISSN:1399-0047

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    The histone H2A.Z variant is widely conserved among eukaryotes. Two isoforms, H2A.Z.1 and H2A.Z.2, have been identified in vertebrates and may have distinct functions in cell growth and gene expression. However, no structural differences between H2A.Z.1 and H2A.Z.2 have been reported. In the present study, the crystal structures of nucleosomes containing human H2A.Z.1 and H2A.Z.2 were determined. The structures of the L1 loop regions were found to clearly differ between H2A.Z.1 and H2A.Z.2, although their amino-acid sequences in this region are identical. This structural polymorphism may have been induced by a substitution that evolutionally occurred at the position of amino acid 38 and by the flexible nature of the L1 loops of H2A.Z.1 and H2A.Z.2. It was also found that in living cells nucleosomal H2A.Z.1 exchanges more rapidly than H2A.Z.2. A mutational analysis revealed that the amino-acid difference at position 38 is at least partially responsible for the distinctive dynamics of H2A.Z.1 and H2A.Z.2. These findings provide important new information for understanding the differences in the regulation and functions of H2A.Z.1 and H2A.Z.2 in cells.

  47. 酸化ストレス条件におけるヒトINO80複合体の遺伝子発現制御への関与の解析

    高橋 裕一朗, 松田 涼, 加藤 恭丈, 五十嵐 和彦, 西嶋 仁, 柴原 慶一, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 86回 3T14a-05 2013年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  48. 転写制御におけるヒストンバリアントH2A.Zアイソフォームの機能解析 査読有り

    日下部 将之, 松田 涼, 北村 大志, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    生化学 85 (8) 717-717 2013年8月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  49. 2P303 FRAPと1分子蛍光イメージングを用いた転写活性化時Arp4β動態の定量解析(27.バイオイメージング,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Inaba Naomichi, Ito Yuma, Harata Masahiko, Tokunaga Makio, Sakata-Sogawa Kumiko

    生物物理 53 (1) S209 2013年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会

    DOI: 10.2142/biophys.53.S209_2  

  50. Roles of actin-related proteins in chromatin function and nuclear organization 査読有り

    Y. Oma, S. Yamazaki, P. Hozak, M. Harata

    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 24 2013年

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    ISSN:1059-1524

    eISSN:1939-4586

  51. The actin family member Arp6 and the histone variant H2A.Z are required for spatial positioning of chromatin in chicken cell nuclei 査読有り

    Eri Ohfuchi Maruyama, Tetsuya Hori, Hideyuki Tanabe, Hiroshi Kitamura, Ryo Matsuda, Shigenobu Tone, Pavel Hozak, Felix A. Habermann, Johann von Hase, Christoph Cremer, Tatsuo Fukagawa, Masahiko Harata

    JOURNAL OF CELL SCIENCE 125 (16) 3739-3744 2012年8月

    出版者・発行元:COMPANY OF BIOLOGISTS LTD

    DOI: 10.1242/jcs.103903  

    ISSN:0021-9533

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    The spatial organization of chromatin in the nucleus contributes to genome function and is altered during the differentiation of normal and tumorigenic cells. Although nuclear actin-related proteins (Arps) have roles in the local alteration of chromatin structure, it is unclear whether they are involved in the spatial positioning of chromatin. In the interphase nucleus of vertebrate cells, gene-dense and gene-poor chromosome territories (CTs) are located in the center and periphery, respectively. We analyzed chicken DT40 cells in which Arp6 had been knocked out conditionally, and showed that the radial distribution of CTs was impaired in these knockout cells. Arp6 is an essential component of the SRCAP chromatin remodeling complex, which deposits the histone variant H2A.Z into chromatin. The redistribution of CTs was also observed in H2A. Z-deficient cells for gene-rich microchromosomes, but to lesser extent for gene-poor macrochromosomes. These results indicate that Arp6 and H2A.Z contribute to the radial distribution of CTs through different mechanisms. Microarray analysis suggested that the localization of chromatin to the nuclear periphery per se is insufficient for the repression of most genes.

  52. 3PS034 ATP結合部位変異体Arp4βのイメージング解析(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Inaba Naomichi, Ito Yuma, Harata Masahiko, Tokunaga Makio, Sakata-Sogawa Kumiko

    生物物理 52 S152 2012年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会

    DOI: 10.2142/biophys.52.S152_1  

  53. 3PS033 1分子蛍光イメージングを用いた転写活性化によるArp4の動態変化の定量解析(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Ichinomiya Katsuo, Harata Masahiko, Sakata-Sogawa Kumiko, Tokunaga Makio

    生物物理 52 S151-S152 2012年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会

    DOI: 10.2142/biophys.52.S151_5  

  54. Actin-related proteins localized in the nucleus From discovery to novel roles in nuclear organization 査読有り

    Yukako Oma, Masahiko Harata

    NUCLEUS-AUSTIN 2 (1) 38-46 2011年1月

    出版者・発行元:LANDES BIOSCIENCE

    DOI: 10.4161/nucl.2.1.14510  

    ISSN:1949-1034

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    The actin family consists of conventional actin and actin-related proteins (ARPs), and the members show moderate similarity and share the same basal structure. Following the finding of various ARPs in the cytoplasm in the 1990s, multiple subfamilies that are localized predominantly in the nucleus were identified. Consistent with these cytological observations, subsequent biochemical analyses revealed the involvement of the nuclear ARPs in ATP-dependent chromatin-remodeling and histone acetyltransferase complexes. In addition to their contribution to chromatin remodeling, recent studies have shown that nuclear ARPs have roles in the organization of the nucleus that are independent of the activity of the above-mentioned complexes. Therefore, nuclear ARPs are recognized as novel key regulators of genome function, and affect not only the remodeling of chromatin but also the spatial arrangement and dynamics of chromatin within the nucleus.

  55. 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の機能解析 査読有り

    北村 大志, 大渕 恵理, 田辺 秀之, 小布施 力史, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 83回・33回 3P-0719 2010年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  56. ATM Modulates the Loading of Recombination Proteins onto a Chromosomal Translocation Breakpoint Hotspot 査読有り

    Jiying Sun, Yukako Oma, Masahiko Harata, Kazuteru Kono, Hiroki Shima, Aiko Kinomura, Tsuyoshi Ikura, Hidekazu Suzuki, Shuki Mizutani, Roland Kanaar, Satoshi Tashiro

    PLOS ONE 5 (10) e13554 2010年10月

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pone.0013554  

    ISSN:1932-6203

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    Chromosome translocations induced by DNA damaging agents, such as ionizing radiation and certain chemotherapies, alter genetic information resulting in malignant transformation. Abrogation or loss of the ataxia-telangiectasia mutated (ATM) protein, a DNA damage signaling regulator, increases the incidence of chromosome translocations. However, how ATM protects cells from chromosome translocations is still unclear. Chromosome translocations involving the MLL gene on 11q23 are the most frequent chromosome abnormalities in secondary leukemias associated with chemotherapy employing etoposide, a topoisomerase II poison. Here we show that ATM deficiency results in the excessive binding of the DNA recombination protein RAD51 at the translocation breakpoint hotspot of 11q23 chromosome translocation after etoposide exposure. Binding of Replication protein A (RPA) and the chromatin remodeler INO80, which facilitate RAD51 loading on damaged DNA, to the hotspot were also increased by ATM deficiency. Thus, in addition to activating DNA damage signaling, ATM may avert chromosome translocations by preventing excessive loading of recombinational repair proteins onto translocation breakpoint hotspots.

  57. Identification and characterization of the two isoforms of the vertebrate H2A.Z histone variant 査読有り

    Ryo Matsuda, Tetsuya Hori, Hiroshi Kitamura, Kozo Takeuchi, Tatsuo Fukagawa, Masahiko Harata

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH 38 (13) 4263-4273 2010年7月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS

    DOI: 10.1093/nar/gkq171  

    ISSN:0305-1048

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    Histone variants play important roles in the epigenetic regulation of genome function. The histone variant H2A.Z is evolutionarily conserved from yeast to vertebrates, and it has been reported to have multiple effects upon gene expression and insulation, and chromosome segregation. Recently two genes encoding H2A.Z were identified in the vertebrate genome. However, it is not yet clear whether the proteins transcribed from these genes are functionally distinct. To address this issue, we knocked out each gene individually in chicken DT40 cells. We found that two distinct proteins, H2A.Z-1 and H2A.Z-2, were produced from these genes, and that these proteins could be separated on a long SDS-PAGE gel. The two isoforms were deposited to a similar extent by the SRCAP chromatin-remodeling complex, suggesting redundancy to their function. However, cells lacking either one of the two isoforms exhibited distinct alterations in cell growth and gene expression, suggesting that the two isoforms have differential effects upon nucleosome stability and chromatin structure. These findings provide insight into the molecular basis of the multiple functions of the H2A.Z gene products.

  58. Molecular mechanisms underlying nucleocytoplasmic shuttling of actinin-4 査読有り

    Masahiro Kumeta, Shige H. Yoshimura, Masahiko Harata, Kunio Takeyasu

    JOURNAL OF CELL SCIENCE 123 (7) 1020-1030 2010年4月

    出版者・発行元:COMPANY OF BIOLOGISTS LTD

    DOI: 10.1242/jcs.059568  

    ISSN:0021-9533

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    In addition to its well-known role as a crosslinker of actin filaments at focal-adhesion sites, actinin-4 is known to be localized to the nucleus. In this study, we reveal the molecular mechanism underlying nuclear localization of actinin-4 and its novel interactions with transcriptional regulators. We found that actinin-4 is imported into the nucleus through the nuclear pore complex in an importin-independent manner and is exported by the chromosome region maintenance-1 (CRM1)-dependent pathway. Nuclear actinin-4 levels were significantly increased in the late G2 phase of the cell cycle and were decreased in the G1 phase, suggesting that active release from the actin cytoskeleton was responsible for increased nuclear actinin-4 in late G2. Nuclear actinin-4 was found to interact with the INO80 chromatin-remodeling complex. It also directs the expression of a subset of cell-cycle-related genes and interacts with the upstream-binding factor (UBF)-dependent rRNA transcriptional machinery in the M phase. These findings provide molecular mechanisms for both nucleocytoplasmic shuttling of proteins that do not contain a nuclear-localization signal and cell-cycle-dependent gene regulation that reflects morphological changes in the cytoskeleton.

  59. Actin-Related Protein Arp6 Influences H2A.Z-Dependent and -Independent Gene Expression and Links Ribosomal Protein Genes to Nuclear Pores 査読有り

    Takahito Yoshida, Kenji Shimada, Yukako Oma, Veronique Kalck, Kazumi Akimura, Angela Taddei, Hitoshi Iwahashi, Kazuto Kugou, Kunihiro Ohta, Susan M. Gasser, Masahiko Harata

    PLOS GENETICS 6 (4) e1000910 2010年4月

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pgen.1000910  

    ISSN:1553-7404

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    Actin-related proteins are ubiquitous components of chromatin remodelers and are conserved from yeast to man. We have examined the role of the budding yeast actin-related protein Arp6 in gene expression, both as a component of the SWR1 complex (SWR-C) and in its absence. We mapped Arp6 binding sites along four yeast chromosomes using chromatin immunoprecipitation from wild-type and swr1 deleted (swr1 Delta) cells. We find that a majority of Arp6 binding sites coincide with binding sites of Swr1, the catalytic subunit of SWR-C, and with the histone H2A variant Htz1 (H2A.Z) deposited by SWR-C. However, Arp6 binding detected at centromeres, the promoters of ribosomal protein (RP) genes, and some telomeres is independent of Swr1 and Htz1 deposition. Given that RP genes and telomeres both show association with the nuclear periphery, we monitored the ability of Arp6 to mediate the localization of chromatin to nuclear pores. Arp6 binding is sufficient to shift a randomly positioned locus to nuclear periphery, even in a swr1D strain. Arp6 is also necessary for the pore association of its targeted RP promoters possibly through cell cycle-dependent factors. Loss of Arp6, but not Htz1, leads to an up-regulation of these RP genes. In contrast, the pore-association of GAL1 correlates with Htz1 deposition, and loss of Arp6 reduces both GAL1 activation and peripheral localization. We conclude that Arp6 functions both together with the nucleosome remodeler Swr1 and also without it, to mediate Htz1-dependent and Htz1-independent binding of chromatin domains to nuclear pores. This association is shown to have modulating effects on gene expression.

  60. ヒストンバリアントH2A.Zにおけるアイソフォームの存在とその機能解析 査読有り

    松田 涼, 北村 大志, 加茂 真理子, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 82回 3T20a-8 2009年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  61. Cooperation of nuclear actin and myosin families: an approach with antibodies. 査読有り

    Kitamura H, Ohfuchi Maruyama E, Matsuda R, Harata M

    Advances in Chromosome Sciences 3 169-170 2009年

  62. Involvement of actin-related protein Arp6 in organization of chromosomes. 査読有り

    Ohfuchi Maruyama E, Harata M

    Advances in chromosome sciences 3 26-28 2009年

  63. The human actin-related protein hArp5: Nucleo-cytoplasmic shuttling and involvement in DNA repair 査読有り

    Kumiko Kitayama, Mariko Kamo, Yukako Oma, Ryo Matsuda, Takafumi Uchida, Tsuyoshi Ikura, Satoshi Tashiro, Takashi Ohyama, Barbara Winsor, Masahiko Harata

    EXPERIMENTAL CELL RESEARCH 315 (2) 206-217 2009年1月

    出版者・発行元:ELSEVIER INC

    DOI: 10.1016/j.yexcr.2008.10.028  

    ISSN:0014-4827

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    Certain actin-related proteins (Arps) of budding yeast are localized in the nucleus, and have essential roles as stoichiometric components of histone acetyltransferase (HAT) and chromatin remodeling complexes. On the other hand, identification of vertebrate nuclear Arps and their functional analyses are just beginning. We show that human Arp5 (hArp5) proteins are localized in the nucleus, and that arp5 Delta yeast cells are partially complemented by hArp5. Thus, hArp5 is a novel member of the nuclear Arps of vertebrates, which possess evolutionarily conserved functions from yeast to humans. We show here that hArp5 shuttles between the nucleus and the cytoplasm. Furthermore, after the induction of DNA double strand breaks (DSB), cell growth and the accumulation of phosphorylated histone H2AX (gamma-H2AX) are impaired by hArp5 depletion. Association of hArp5 with the hIno80 chromatin remodeling enzyme and decrease of chromatinbound hIno80 by hArp5-depletion indicate that hArp5 may have a role in the recruitment of the hINO80 complex to chromatin. Overexpression of hArp5 and hIno80 enhanced gamma-H2AX accumulation. These observations suggest that hArp5 is involved in the process of DSB repair through the regulation of the chromatin remodelling machinery. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

  64. The Nuclear Actin-Related Protein Act3p/Arp4 Influences Yeast Cell Shape and Bulk Chromatin Organization 査読有り

    Milena Georgieva, Masahiko Harata, George Miloshev

    JOURNAL OF CELLULAR BIOCHEMISTRY 104 (1) 59-67 2008年5月

    出版者・発行元:WILEY-LISS

    DOI: 10.1002/jcb.21600  

    ISSN:0730-2312

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    ACT3/ARP4 is an essential gene, coding for the actin-related protein Act3p/Arp4 of Saccharomyces cerevisiae located within the nucleus. Act3p/Arp4 is a stoichiometric component of the NUA4, INO80, and SWR1 chromatin modulating complexes, and recruits these complexes onto chromatin for their proper chromatin functions. Mutated Act3p/Arp4 leads to impairment of the functions of these complexes and affects transcription of specific genes. Our results revealed significant disorder in the cell size and shape of act3/arp4 mutant cells, when grown at permissive temperature. act3/arp4 mutants have also demonstrated an increase in their nuclear diameters, thus suggesting that Act3p/Arp4 is a key regulator in the maintenance of cellular shale and nuclear organization. Furthermore, the use of Chromatin Yeast Comet Assay (ChYCA) for assessment of single-cell bulk chromatin organization in act3/arp4 mutant cells allowed us to detect an elevated sensitivity toward nuclease action, denoting differences in higher-order chromatin structure of the mutants. J. Cell. Biochem. 104: 59-67, 2008. 2007 Wiley-Liss, Inc.

  65. Ino80 chromatin remodeling complex promotes recovery of stalled replication forks 査読有り

    Kenji Shimada, Yukako Oma, Thomas Schleker, Kazuto Kugou, Kunihiro Ohta, Masahiko Harata, Susan M. Gasser

    CURRENT BIOLOGY 18 (8) 566-575 2008年4月

    出版者・発行元:CELL PRESS

    DOI: 10.1016/j.cub.2008.03.049  

    ISSN:0960-9822

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    Background: Chromatin remodeling complexes facilitate the access of enzymes that mediate transcription, replication or repair of DNA by modulating nucleosome position and/or composition. Ino80 is the DNA-dependent Snf2-like ATPase subunit of a complex whose nucleosome remodeling activity requires actin-related proteins, Arp4, Arp5 and Arp8, as well as two RuvB-like DNA helicase subunits. Budding yeast mutants deficient for Ino80 function are not only hypersensitive to reagents that induce DNA double-strand breaks, but also to those that impair replication fork progression. Results: To understand why ino80 mutants are sensitive to agents that perturb DNA replication, we used chromatin immunoprecipitation to map the binding sites of the INO80 chromatin-remodeling complex on four budding yeast chromosomes. We found that Ino80 and Arp5 binding sites coincide with origins of DNA replication and tRNA genes. In addition, Ino80 was bound at 67% of the promoters of genes that are sensitive to ino80 mutation. When replication forks were arrested near origins in the presence of hydroxyurea (HU), the amount of INO80 complex at stalled forks and at unfired origins increased selectively. Importantly, the resumption of DNA replication after release from a HU block was impaired in ino80 mutants. These cells accumulated double-strand breaks as they attempted to restart replication. Consistently, ino80-deficient cells, although proficient for checkpoint activation, delay recovery from the checkpoint response. Conclusions: The IN080 chromatin remodeling complex is enriched at stalled replication forks, where it promotes the resumption of replication upon recovery from fork arrest.

  66. The actin-related protein hArp8 accumulates on the mitotic chromosomes and functions in chromosome alignment 査読有り

    Naoki Aoyama, Asako Oka, Kumiko Kitayama, Hitoshi Kurumizaka, Masahiko Harata

    EXPERIMENTAL CELL RESEARCH 314 (4) 859-868 2008年2月

    出版者・発行元:ELSEVIER INC

    DOI: 10.1016/j.yexcr.2007.11.020  

    ISSN:0014-4827

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    The actin family consists of conventional actin and various actin-related proteins (Arps). Some of these Arps are localized in the nucleus, and a fraction of each of these nuclear Arps is functionally involved in chromatin remodeling and histone acetyltransferase complexes. On the other hand, in mitotic cells, the localization and function of the nuclear Arps are largely unknown. Human Arp8 (hArp8), an ortholog of yeast nuclear Arp8, was recently found to be associated with the hIN080-chromatin remodeling complex along with hArp5. Here we report that hArp8, but not hArp5, accumulates on mitotic chromosomes. This is the first example where a member of the actin family is found to be associated with mitotic chromosomes. Expression of truncated hArp8 proteins and depletion of endogenous hArp8 by RNA interference caused misalignment of mitotic chromosomes, suggesting that chromosome-associated hArp8 has a role in chromosome behavior. In contrast, depletion of hIno80 and hArp5 did not cause misalignment of chromosomes, suggesting that the role of hArp8 at mitotic chromosomes is independent of the activity of hINO80 complexes. These findings provide the first insight into a novel function of actin family members in mitosis. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

  67. ヒストンバリアントH2AZアイソフォームの同定と機能解析 査読有り

    松田 涼, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    生化学 79 (7) 718-718 2007年7月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  68. Actin-related protein Arp4 functions in kinetochore assembly 査読有り

    Hideaki Ogiwara, Ayako Ui, Satoshi Kawashima, Kazuto Kugou, Fumitoshi Onoda, Hitoshi Iwahashi, Masahiko Harata, Kunihiro Ohta, Takemi Enomoto, Masayuki Seki

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH 35 (9) 3109-3117 2007年5月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS

    DOI: 10.1093/nar/gkm161  

    ISSN:0305-1048

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    The actin- related proteins ( Arps) comprise a conserved protein family. Arp4p is found in large multisubunits of the INO80 and SWR1 chromatin remodeling complexes and in the NuA4 histone acetyltransferase complex. Here we show that arp4 ( arp4S23A/ D159A) temperature- sensitive cells are defective in G2/ M phase function. arp4 mutants are sensitive to the microtubule depolymerizing agent benomyl and arrest at G2/ M phase at restrictive temperature. Arp4p is associated with centromeric and telomeric regions throughout cell cycle. Ino80p, Esa1p and Swr1p, components of the INO80, NuA4 and SWR1 complexes, respectively, also associate with centromeres. The association of many kinetochore components including Cse4p, a component of the centromere nucleosome, Mtw1p and Ctf3p is partially impaired in arp4 cells, suggesting that the G2/ M arrest of arp4 mutant cells is due to a defect in formation of the chromosomal segregation apparatus.

  69. The INO80 complex is required for damage-induced recombination 査読有り

    Satoshi Kawashima, Hideaki Ogiwara, Shusuke Tada, Masahiko Harata, Ulrike Wintersberger, Takemi Enomoto, Masayuki Seki

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 355 (3) 835-841 2007年4月

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2007.02.036  

    ISSN:0006-291X

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    The budding yeast INO80 complex has a role in remodeling chromatin structure, and the SWR1 complex replaces a H2A/H2B dimer with a variant dimer, H2A.Z (Htz1)/H2B. It has been reported that these chromatin remodeling complexes contain Arp4 (actin-related protein) and actin in common and are recruited to HO endonuclease-induced DNA double-strand break (DSB) site. Reportedly, Ino80 can evict nucleosomes surrounding a HO-induced DSB; however, it has no apparent role to play in the repair of HO-induced DSB. Here we show that an essential factor for INO80 chromatin remodeling activity, Arp8, is involved in damage-induced sister chromatid recombination and interchromosomal recombination between heteroallales. In contrast, arp6 mutants are proficient for recombination, indicating that the SWRI complex does not promote recombination. Our data suggest that the remodeling of chromatin by the INO80 complex facilitates efficient homologus recombination upon DNA damages. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

  70. [Chromatin]. 査読有り

    Harata M

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme 51 (14 Suppl) 1943-1949 2006年11月

    ISSN:0039-9450

  71. Assembly of staphylococcal leukocidin into a pore-forming oligomer on detergent-resistant membrane microdomains, lipid rafts, in human polymorphonuclear leukocytes 査読有り

    Akihito Nishiyama, Jun Kaneko, Masahiko Harata, Yoshiyuki Kamio

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY 70 (6) 1300-1307 2006年6月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1271/bbb.50499  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    Staphylococcal leukocidin (Luk) consists of LukS and LukF, which cooperatively lyse human polymorphonuclear leukocytes (HPMNLs), monocytes, and macrophages. Here we found that LukS and LukF assembles into hetero-oligomeric pore complexes on the detergent-resistant membrane microdomains, lipid rafts of HPMNLs. When HPMNLs were treated with LukS alone, 24% of the added LukS was localized in lipid rafts. Furthermore, in HPMNLs treated with both LukS and LukF simultaneously, about 90% of high molecular-mass complexes of 100 kDa, which consists of LukS and LukF, were detected in the lipid raft fractions. In contrast, in HPMNLs treated with LukF alone, LukF was not localized in lipid rafts despite binding to the target cell membranes. Ten mm methyl-beta-cyclodextrin, a dysfunctioning agent of lipid rafts, completely inhibited assembly of Luk on lipid rafts, and resulted in null leukocytolytic activity of Luk. Hence, we concluded that assembly of LukS and LukF into the pore-complex occurs in lipid rafts in HPMNLs and that LukF can bind to LukS, which had already bound to lipid rafts, to assemble into hetero-oligomers.

  72. Vertebrate Arp6, a novel nuclear actin-related protein, interacts with heterochromatin protein 1 査読有り

    Eri Ohfuchi, Megumi Kato, Mitsuho Sasaki, Kenji Sugimoto, Yukako Oma, Masahiko Harata

    EUROPEAN JOURNAL OF CELL BIOLOGY 85 (5) 411-421 2006年5月

    出版者・発行元:ELSEVIER GMBH, URBAN & FISCHER VERLAG

    DOI: 10.1016/j.ejcb.2005.12.006  

    ISSN:0171-9335

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    Actin-related proteins (Arps) were recently shown to contribute to the organization and regulation of chromatin structures. The nuclear functions of Arps have been investigated principally in budding yeast in which six of the ten Arp subfamilies are localized in the nucleus. In vertebrates, only two isoforms of Arp4 have so far been identified as showing localization to the nucleus. Here we show the predominant nuclear localization of another Arp subfamily, Arp6, in vertebrate cells. Vertebrate Arp6 directly interacted with heterochromatin protein I (HP1) orthologs and the two proteins colocalized in pericentric heterochromatin. Yeast Arp6 is involved in telomere silencing, while Drosophila Arp6 is localized in the pericentric heterochromatin. Our data strongly suggest that Arp6 has an evolutionarily conserved role in heterochromatin formation and also provide new insights into the molecular organization of heterochromatin. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

  73. [Nuclear structure: its molecular basis and dynamics]. 査読有り

    Harata M, Kitayama K, Oma Y

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme 51 (6 Suppl) 591-599 2006年5月

    ISSN:0039-9450

  74. Nuclear actin-related proteins involved in the organization of euchromatin and heterochromatin 査読有り

    Masahiko Harata, Eri Ohfuchi, Yukako Oma

    DNA Structure, Chromatin and Gene Expression, 2006 181-191 2006年

    出版者・発行元:TRANSWORLD RESEARCH NETWORK

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    Actin-related proteins (Arps) are part of the evolutionarily related actin family of proteins. Ten Arp subfamilies have been designated Arp1 to Arp10 according to their similarity to actin, and Arps 4, 5, 6, 7, 8, and 9 have been shown to be predominantly localized in the nucleus in a wide variety of organisms. Indeed, these nuclear Arps are found in various chromatin remodeling complexes and histone acetyltransferase (HAT) complexes. However, information concerning the roles of nuclear Arps in chromatin modulating complexes is still limited. We investigated nuclear Arps in budding yeast and vertebrates and showed that yeast Arp4 is required for gene activation through the organization of the appropriate chromatin structure. On the other hand, yeast and vertebrate Arp6 are involved in the organization of heterochromatin. In addition, we identified a nuclear Arp that is expressed in a brain specific manner, and showed that this brain specific Arp has distinct roles in transcriptional regulation compared to an isoform that is ubiquitously expressed in all tissues. These observations suggest that nuclear Arps possess important roles in gene expression through their influence on the organization of euchromatin and heterochromatin.

  75. The nuclear actin-related protein Act3p/Arp4p is involved in the dynamics of chromalin-modulating complexes 査読有り

    R Sunada, Gorzer, I, Y Oma, T Yoshida, N Suka, U Wintersberger, M Harata

    YEAST 22 (10) 753-768 2005年7月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/yea.1239  

    ISSN:0749-503X

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    Chromatin remodelling and histone-modifying complexes govern the modulation of chromatin structure. While components of these complexes are diverse, nuclear actin-related proteins (Arps) have been repeatedly found in these complexes from yeast to mammals. In most cases, Arps are required for functioning of the complexes, but the molecular mechanisms of nuclear Arps have as yet been largely unknown. The Arps and actin, sharing a common ancestor, are supposed to be highly similar in the three-dimensional structure of their core regions, including the ATP-binding pocket. The Arp Act3p/Arp4p of Saccharomyces cerevisiae exists within the nucleus, partly as a component of several high molecular mass complexes, including the NuA4 histone acetyltransferase (HAT) complex, and partly as uncomplexed molecules. We observed that mutations in the putative ATP-binding pocket of Act3p/Arp4p increased its concentration in the high molecular mass complexes and, conversely, that an excess of ATP or ATP gamma S led to the release of wild-type Act3p/Arp4p from the complexes. These results suggest a requirement of ATP binding by Act3p/Arp4p for its dissociation from the complexes. In accordance, a mutation in the putative ATP binding site of Act3p/Arp4p inhibited the conversion of the NuA4 complex into the smaller piccoloNuA4, which does not contain Act3p/Arp4p and exhibits HAT activity distinct from that of NuA4. Although the in vitro binding activity of ATP by recombinant Act3p/Arp4p was found to be rather weak, our observations, taken together, suggest that the ATP-binding pocket of Act3p/Arp4p is involved in the function of chromatin modulating complexes by regulating their dynamics. Copyright (c) 2005 John Wiley & Sons, Ltd.

  76. Analysis of subcellular localization of mouse LIM domains-containing protein 1 (Limd1) 査読有り

    Shizu Hidema, Rho Inoue, Masahiko Harata, Katsuhiko Nishimori

    CELL STRUCTURE AND FUNCTION 30 58-58 2005年6月

    出版者・発行元:JAPAN SOC CELL BIOLOGY

    ISSN:0386-7196

    eISSN:1347-3700

  77. Analysis of human hArp5 and hIno80, possible components of a novel chromatin remodeling complex 査読有り

    Kumiko Kitayama, Barbara Winsor, Masahiko Harata

    CELL STRUCTURE AND FUNCTION 30 94-94 2005年6月

    出版者・発行元:JAPAN SOC CELL BIOLOGY

    ISSN:0386-7196

    eISSN:1347-3700

  78. Molecular cloning and expression analysis of vitellogenin in scallop, Patinopecten yessoensis (Bivalvia, Mollusca) 査読有り

    M Osada, M Harata, M Kishida, A Kijima

    MOLECULAR REPRODUCTION AND DEVELOPMENT 67 (3) 273-281 2004年3月

    出版者・発行元:WILEY-LISS

    DOI: 10.1002/mrd.20020  

    ISSN:1040-452X

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    The present study was undertaken to determine scallop vitellogenin (Vtg) cDNA sequence, to identify Vtg synthesizing cell, and to analyze the regulation of Vtg mRNA expression. Clones containing partial cDNA sequence of Vtg were isolated from cDNA library of the scallop ovary by immunoscreening with the anti-scallop vitellin (Vn) serum. The deduced amino acid sequence of the clone containing the longest cDNA insert (1,689 bp) was identified as a member of the lipid transport protein family and exhibited about 20-35% identity with Vtgs of other oviparous animals. Northern blot analysis identified a single transcript longer than 10 kb in the ovary. Dot blot analysis of the ovary showed a high amount of Vtg mRNA during the growing stage and the level was retained until spawning stage. In situ hybridization demonstrated the expression of Vtg mRNA in the auxiliary cells closely associated with growing oocytes, suggesting that the synthesis of a major yolk protein in the scallop occurs through hetero-synthetic pathway without mediation through the blood flow but occurs de novo in the ovary. The content of Vtg mRNA in the ovarian tissue cultured in vitro with vitellogenesis promoting factor (VPF), which strongly promotes Vtg protein synthesis, from the cerebral plus pedal ganglion (CPG) showed no change. The transcription of Vtg mRNA appeared to be promoted by estradiol-17beta (E2) not by VPF although VPF may enhance the translation of Vtg mRNA. (C) 2004 Wiley-Liss, Inc.

  79. [Multiple roles of the actin family in the cell nucleus]. 査読有り

    Harata M

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme 49 (4) 543-552 2004年3月

    ISSN:0039-9450

  80. Roles of actin-related proteins in complexes involved in the modulation of chromatin structure

    M Harata, T Yoshida, E Ohfuchi

    NIPPON NOGEIKAGAKU KAISHI-JOURNAL OF THE JAPAN SOCIETY FOR BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND AGROCHEMISTRY 78 (7) 652-655 2004年

    出版者・発行元:JAPAN SOC BIOSCI BIOTECHN AGROCHEM

    DOI: 10.1271/nogeikagaku1924.78.652  

    ISSN:0002-1407

  81. Fission yeast Arp6 is required for telomere silencing, but functions independently of Swi6 査読有り

    M Ueno, T Murase, T Kibe, N Ohashi, K Tomita, Y Murakami, M Uritani, T Ushimaru, M Harata

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH 32 (2) 736-741 2004年1月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS

    DOI: 10.1093/nar/gkh234  

    ISSN:0305-1048

    eISSN:1362-4962

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    The actin-related proteins (Arps), which are subdivided into at least eight subfamilies, are conserved from yeast to humans. A member of the Arp6 subfamily in Drosophila, Arp4/Arp6, co-localizes with heterochromatin protein 1 (HP1) in pericentric heterochromatin. Fission yeast Schizosaccharomyces pombe possesses both an HP1 homolog and an Arp6 homolog. However, the function of S.pombe Arp6 has not been characterized yet. We found that deletion of arp6(+) impaired telomere silencing, but did not affect centromere silencing. Chromatin immunoprecipitation assays revealed that Arp6 bound to the telomere region. However, unlike Drosophila Arp4/Arp6, S.pombe Arp6 was distributed throughout nuclei. The binding of Arp6 to telomere DNA was not affected by deletion of swi6(+). Moreover, the binding of Swi6 to telomere ends was not affected by deletion of arp6(+). These results suggest that Arp6 and Swi6 function independently at telomere ends. We propose that the Arp6-mediated repression mechanism works side by side with Swi6-based telomere silencing in S.pombe.

  82. The brain-specific actin-related protein ArpN alpha interacts with the transcriptional co-repressor CtBP 査読有り

    Y Oma, K Nishimori, M Harata

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 301 (2) 521-528 2003年2月

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE

    DOI: 10.1016/S0006-291X(02)03073-5  

    ISSN:0006-291X

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    Actin-related protein (Arp) is found in many chromatin remodeling and histone acetyltransferase complexes. We previously identified ArpNalpha as an isoform of ArpNbeta/BAF53, which is included in mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex, and showed that ArpNalpha is a potential component of the complex. Although it has a structure highly similar to ArpNbeta/BAF53, ArpNalpha is expressed exclusively in brain and in neural differentiated embryonal carcinoma cells. Since ArpNa possesses a region that shows low similarity to ArpNbeta/BAF53, we hypothesized that proteins interacting with this region contribute to the ArpNalpha-specific function in brain. Here we showed that ArpNalpha, but not ArpNbeta/BAF53, interacts with the transcriptional co-repressor CtBP (C-terminal binding protein). Transactivation by the SWI/SNF complex and glucocorticoid receptor was repressed by the CtBP in the presence of ArpNalpha. These findings suggest that SWI/SNF complex containing ArpNalpha might regulate certain genes involved in brain development and/or its function differently from SWI/SNF complex containing ArpNbeta/BAF53. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

  83. Brain-specific expression of the nuclear actin-related protein ArpN alpha and its involvement in mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex 査読有り

    Y Kuroda, Y Oma, K Nishimori, T Ohta, M Harata

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 299 (2) 328-334 2002年11月

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE

    DOI: 10.1016/S0006-291X(02)02637-2  

    ISSN:0006-291X

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    Actin-related proteins share significant homology with conventional actins and are classified into subfamilies based on the similarity of their sequences and functions. The Arp4 Subfamily of Arps is localized ill the nucleus, and U mammalian isoform, ArpNbeta (also known as BAF53), is a component of the chromatin remodeling and histone complexes. Another isoform identified in humans, ArpNalpha has scarcely been characterized yet. We identified mouse ArpNalpha and showed that ArpNgamma is more similar between humans and mice than ArpNbeta. No difference was observed between ArpNalpha and beta in subcellular localization and interaction with BRM, which is an ATPase subunit of mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex. However, ArpNalpha was expressed exclusively in the brain and its expression was induced during neural differentiation of P19 Mouse embryonic carcinoma cells. ArpNa is the first brain-specific component of a chromatin remodeling complex to be identified. suggesting that ArpNalpha. has conserved and important roles in the differentiation of neural cells through regulation of chromatin structure. (C) 2002 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

  84. Alternative splicing products of the gene for a human nuclear actin-related protein, hArpN beta/Baf53, that encode a protein isoform, hArpN beta S, in the cytoplasm 査読有り

    E Ohfuchi, K Nishimori, M Harata

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY 66 (8) 1740-1743 2002年8月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1271/bbb.66.1740  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    A human nuclear actin-related protein, hArpNbeta/Baf53, is a component of chromatin remodeling and histone acetyltransferase complexes. We identified two alternative splicing products of the gene for hArpNbeta/Baf53. They encoded a protein isoform, hArpNbetaS; and its fusion product with green fluorescent protein was to be found in the cytoplasm, not the nucleus. The isoforms may contribute to functional regulation of these complexes.

  85. Correlation between chromatin association and transcriptional regulation for the Act3p/Arp4 nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae 査読有り

    M Harata, Y Zhang, DJ Stillman, D Matsui, Y Oma, K Nishimori, R Mochizuki

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH 30 (8) 1743-1750 2002年4月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS

    DOI: 10.1093/nar/30.8.1743  

    ISSN:0305-1048

    eISSN:1362-4962

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    Actin-related proteins (Arps), which share a basal structure with actin but have distinct functions, have been found in a wide variety of organisms. While their functions are not yet clear, some Arps are localized in the nucleus and are suggested to contribute to the regulation of transcription. An essential gene of Saccharomyces cerevisiae, Act3p/Arp4, encodes the first identified nuclear Arp, which has been shown to bind to core histones in vitro. Here we have analyzed the in vivo function of Act3p/Arp4 on the his4-912delta promoter. Chromatin immunoprecipitation assays show that Act3p/Arp4 is bound to the entire his4-912delta promoter region. Conditional act3/arp4 mutations affect transcription from the his4-912delta promoter, where decreased Act3p/Arp4 binding and a change in nuclease sensitivity of chromatin were observed, showing the involvement of Act3p/Arp4 in the regulation of gene expression through the organization of chromatin structure. Taken together with the presence of Act3p/Arp4 in chromatin remodeling and histone acetyltransferase complexes, it is suggested that Act3p/Arp4 functions in transcriptional regulation to recruit chromatin remodeling and histone acetyltransferase complexes onto chromatin.

  86. Z and W chromosomes of chickens: studies on their gene functions in sex determination and sex differentiation 査読有り

    S Mizuno, R Kunita, O Nakabayashi, Y Kuroda, N Arai, M Harata, A Ogawa, Y Itoh, M Teranishi, T Hori

    CYTOGENETIC AND GENOME RESEARCH 99 (1-4) 236-244 2002年

    出版者・発行元:KARGER

    DOI: 10.1159/000071599  

    ISSN:1424-8581

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    Since the discovery of SRY/Sry as a testis-determining gene on the mammalian Y chromosome in 1990, extensive studies have been carried out on the immediate target of SRY/Sry and genes functioning in the course of testis development. Comparative studies in non-mammalian vertebrates including birds have failed to find a gene equivalent to SRY/Sry, whereas they have suggested that most of the downstream factors found in mammals including SOX9 are also involved in the process of gonadal differentiation. Although a gene whose function is to trigger the cascade of gene expression toward gonadal differentiation has not been identified yet on either W or Z chromosomes of birds, a few interesting genes have been found recently on the sex chromosomes of chickens and their possible roles in sex determination or sex differentiation are being investigated. It is the purpose of this review to summarize the present knowledge of these sex chromosome-linked genes in chickens and to give perspectives and point out questions concerning the mechanisms of avian sex determination. Copyright (C) 2002 S. Karger AG, Basel.

  87. Identification of two cDNAs for human actin-related proteins (Arps) that have remarkable similarity to conventional actin

    M Harata, K Nishimori, S Hatta

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-GENE STRUCTURE AND EXPRESSION 1522 (2) 130-133 2001年12月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/S0167-4781(01)00315-3  

    ISSN:0167-4781

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    We identified two, cDNAs coding for the novel human actin-related proteins (Arps) hArpM1 and hArpM2. Both of them show remarkable similarity to conventional actin, and the ATP-binding motif and nuclear-export signals of actin are highly conserved. Their mRNAs are expressed in all tested human tissues, but in smaller amounts than that of actin. These features suggest that hArpM1 and M2 are involved in cytoskeletal organization like other cytoplasmic Arp subfamilies. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

  88. The N-terminal internal region of BLM is required for the formation of dots/rod-like structures which are associated with SUMO-1 査読有り

    H Suzuki, M Seki, T Kobayashi, Y Kawabe, H Kaneko, N Kondo, M Harata, S Mizuno, T Masuko, T Enomoto

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 286 (2) 322-327 2001年8月

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC

    DOI: 10.1006/bbrc.2001.5387  

    ISSN:0006-291X

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    Bloom Syndrome (BS) is a human autosomal genetic disorder characterized by a predisposition to a variety of malignant tumors. The gene responsible for BS encodes a protein (BLM) consisting of 1417 amino acids with a nuclear localization signal in the C-terminal region, which is a member of the RecQ helicase family. We previously showed, using a yeast two-hybrid system, that BLM interacted with Ubc9, which is the conjugating enzyme of SUMO-1 (small ubiquitin-related modifier-1). In the present study, we exogenously expressed a green fluorescent protein-tagged Bloom syndrome protein, GFP-BLM, in human 293EBNA cells and found that it formed dots/rod-like structures associated with SUMO-1 in the nucleus. Deletion experiments indicated that the region from amino acids 238 to 586 of BLM is required for the formation of dots/rod-like structures associated with SUMO-1, and the DNA helicase domain, but not the helicase activity itself, slightly affected the formation and/or stability of these structures. Expression of a GFP-BLM which contained the 238-586 region, but lacked the C-terminal nuclear localization signal, resulted in localization to the cytoplasm without the formation of dots/rod-like structures and association with SUMO-1, indicating that these events occur only in the nucleus. (C) 2001 Academic Press.

  89. Absence of Z-chromosome inactivation for five genes in male chickens 査読有り

    Y Kuroda, N Arai, M Arita, M Teranishi, T Hori, M Harata, S Mizuno

    CHROMOSOME RESEARCH 9 (6) 457-468 2001年8月

    出版者・発行元:KLUWER ACADEMIC PUBL

    DOI: 10.1023/A:1011672227256  

    ISSN:0967-3849

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    In order to examine if Z-chromosome inactivation, which is analogous to X-chromosome inactivation in mammals, takes place in male birds having ZZ sex chromosomes, five Z-linked genes of chickens which are expressed in both sexes in certain tissues were selected: i.e. genes for growth hormone receptor, nicotinic acetylcholine receptor beta3, aldolase B, beta1,4-galactosyltransferase I, and iron-responsive element-binding protein (also known as cytosolic aconitase). Antisense or sense riboprobe was prepared from an intronic sequence of each gene and subjected to fluorescence in situ hybridization to nascent transcripts of each gene in a nucleus. Each antisense riboprobe hyridized to two spots of nascent RNA which corresponded to its gene loci on the two Z chromosomes in a majority of nuclei in a tissue of the male. The efficiency of detection of two spots per nucleus was comparable to that for the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene, an autosomal housekeeping gene. These results suggest strongly that Z-chromosome inactivation, i.e. virtual silence of transcription at one of the alleles, does not take place for these five Z-linked genes in male chickens.

  90. Novel actin-related proteins in vertebrates: similarities of structure and expression pattern to Arp6 localized on Drosophila heterochromatin 査読有り

    M Kato, M Sasaki, S Mizuno, M Harata

    GENE 268 (1-2) 133-140 2001年5月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/S0378-1119(01)00420-6  

    ISSN:0378-1119

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    Actin-related proteins (Arps), which share a basal structure with actin isoforms but possess different functions, have been identified in a wide variety of organisms. The Arps are classified into subfamilies based on the relatedness of their sequences and functions. Recently, several Arp subfamilies have been shown to be localized in the nucleus and included in protein complexes involved in the organization of chromatin structure, for example, in chromatin remodeling and histone acetyltransferase complexes. A member of the Arp6 subfamily in Drosophila, dArp6, is localized on centric heterochromatin together with heterochromatin protein 1 (HP1). We have identified the first examples of the Arp6 subfamily in vertebrates, novel human and chicken Arps, hArp6 and gArp6, respectively. They are closely related to each other (98% similar) and show apparent similarity to dArp6 (70%). In addition, the hArp6 gene possesses evolutionarily conserved exon/intron structures compared with genes for members of the Arp6 subfamily in invertebrates. Like Drosophila dArp6, gArp6 is expressed abundantly in the early developmental stages, when heterochromatin condensation and nuclear maturation occur. The finding of a conserved Arp6 subfamily in vertebrates will contribute to the understanding of molecular mechanisms of heterochromatin organization. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

  91. Co-localization of chicken DNA topoisomerase II alpha, but not beta, with sites of DNA replication and possible involvement of a C-terminal region of alpha through its binding to PCNA 査読有り

    A Niimi, N Suka, M Harata, A Kikuchi, S Mizuno

    CHROMOSOMA 110 (2) 102-114 2001年5月

    出版者・発行元:SPRINGER-VERLAG

    ISSN:0009-5915

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    Clones for DNA topoisomerase II alpha and eta (topo-II alpha and beta) were isolated from a cDNA expression library of chicken MSB-1 cells by immunoscreening. The deduced sequences of chicken topo-II alpha and beta were about 80% identical for the N-terminal ATPase domain and the central core domain but only 37% for the C-terminal domain. Polyclonal antibodies were raised against C-terminal polypeptides specific to topo-II alpha and beta. Indirect immunofluorescence with these antibodies to chicken embryonic fibroblasts demonstrated that topo-II alpha was distributed in discrete intranuclear spots, which coincided with sites of DNA replication as indicated by incorporation of 5-bromo-2 ' -deoxyuridine, whereas topo-II alpha was distributed rather uniformly within a nucleus. Examination of intranuclear distribution patterns of chimeric constructs between topo-II alpha and beta suggested that a sequence region (residues 1280-1294) in the C-terminal domain of topo-II alpha was effective in co-localization with sites of DNA replication. This region consists of a QTxhxF motif (x, any residue; h, hydrophobic residue) followed by a KR-rich sequence, which resembles those found in several proteins known to associate with proliferating cell nuclear antigen (PCNA) or targeted to the replication factory. An in vitro pull-down assay with glutathione-S-transferase-PCNA and (His)(6)-tagged truncated forms of topo-II alpha demonstrated that polypeptides containing the above region (residues 1158-1553 or 1158-1294) bound to PCNA in vitro.

  92. Multiple actin-related proteins of Saccharomyces cerevisiae are present in the nucleus 査読有り

    M Harata, Y Oma, T Tabuchi, Y Zhang, DJ Stillman, S Mizuno

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY 128 (4) 665-671 2000年10月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS

    ISSN:0021-924X

    eISSN:1756-2651

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    An increasing number of actin-related proteins (Arps), which share the basal structure with skeletal actin but possess distinct functions, have been found in a wide variety of organisms. Individual Arps of Saccharomyces cerevisiae were classified into Arps 1-10 based on the relatedness of their sequences and functions, where Arp1 is the most similar to actin, and Arp10 is the least similar. While Arps 1-3 and their orthologs in other organisms are localized exclusively in the cytoplasm, Arp4 (also known as Act3) is localized in the nucleus and is involved in transcriptional regulation. Here we examined the more divergent Arps for possible nuclear functions. We show that Arps 5-9 are localized in the nucleus, but Arp10 is not. The nuclear export signals identified in actin are well conserved in the cytoplasmic Arps, Arps 1-3, but less conserved in the nuclear Arps, Gel filtration chromatography experiments show that the nuclear Arps are larger than monomer in size and thus are present in multi-protein complexes. Since nuclear protein complexes containing Arps are found to be responsible for histone acetylation and chromatin remodeling, it is suggested that most of the divergent Arps are involved in the transcriptional regulation through chromatin modulation.

  93. The nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae, Act3p/Arp4, interacts with core histones 査読有り

    M Harata, Y Oma, S Mizuno, YW Jiang, DJ Stillman, U Wintersberger

    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 10 (8) 2595-2605 1999年8月

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    DOI: 10.1091/mbc.10.8.2595  

    ISSN:1059-1524

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    Act3p/Arp4, an essential actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae located within the nucleus, is, according to genetic data, involved in transcriptional regulation. In addition to the basal core structure of the actin family members, which is responsible for ATPase activity, Act3p possesses two insertions, insertions I and II, the latter of which is predicted to form a loop-like structure protruding from beyond the surface of the molecule. Because Act3p is a constituent of chromatin but itself does not bind to DNA, we hypothesized that insertion II might be responsible for an Act3p-specific function through its interaction with some other chromatin protein. Far Western blot and two-hybrid analyses revealed the ability of insertion II to bind to each of the core histones, although with somewhat different affinities. Together with our finding of coimmunoprecipitation of Act3p with histone H2A, this suggests the in vivo existence of a protein complex required for correct expression of particular genes. We also show that a conditional act3 mutation affects chromatin structure of an episomal DNA molecule, indicating that the putative Act3p complex may be involved in the establishment, remodeling, or maintenance of chromatin structures.

  94. Two isoforms of a human actin-related protein show nuclear localization and mutually selective expression between brain and other tissues 査読有り

    M Harata, R Mochizuki, S Mizuno

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY 63 (5) 917-923 1999年5月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1271/bbb.63.917  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    Actin-related proteins (Arps), which are divergent, but apparently homologues to actin, are categorized into 10 classes. While Arps belonging to classes 1-3 were found to be localized in the cytoplasm across eukaryotic phyla, other classes of Arps were found mostly in invertebrates and suggested to contribute to structural modulation of chromatin. Here we report the identification and the characterization of two human isoforms of an Arp not belonging to classes 1-3, which we designated hArpN alpha and hArpN beta. Both proteins were expressed in HeLa cells and they were found localized within the nucleus. Most interestingly, in different human tissues, hArpN alpha and beta were found to be expressed mutually exclusively, and the expression of hArp-N alpha was absolutely restricted to the brain. These findings suggest that, in vertebrates, members of distantly related Arps might have tissue-specific functions in the nucleus, possibly through structural modulation of chromatin.

  95. Actin-family proteins localized in the nucleus

    M. Harata

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme 44 1796-1803 1999年1月1日

    ISSN:0039-9450

  96. A nuclear matrix-associated high molecular mass nuclear antigen, HMNA, of chicken and marked decrease of its immunoreactivity during the progression of S phase 査読有り

    K Shimada, M Harata, S Mizuno

    JOURNAL OF CELL SCIENCE 110 3031-3041 1997年12月

    出版者・発行元:COMPANY OF BIOLOGISTS LTD

    ISSN:0021-9533

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    A hnRNP-free nuclear matrix prepared from chicken MSB-1 cells was used to raise monoclonal antibodies,The monoclonal antibodies 2H3 and 3B7 showed identical nonhomogeneous immunofluorescence staining patterns of nuclei in MSB-1 cells and chicken embryonic fibroblasts. In a synchronized culture of MSB-1 cells, the immunoreactivity of nuclei with 2H3, but not with 3B7, antibody decreased markedly during the progression of S phase, but returned to the normal level at the next G(1) phase, When cells were treated with Triton X-100 prior to fixation with paraformaldehyde or cells were fixed in methanol, nuclei were reactive with 2H3 antibody throughout the S phase, Both 2H3 and 3B7 antibodies recognized a high molecular mass nuclear antigen (HMNA) of approximately 550 kDa, which was associated with the nuclear matrix, HMNA was resistant to extraction with 0.5 M NaCl from the nuclei at the G(1)/S boundary but became extractable by the end of S phase, A cDNA clone, pBHB36, containing a partial sequence for HMNA was isolated by immunoscreening as a double positive clone with 2H3 and 3B7 antibodies, The deduced 1,150 residue-long sequence of pBHB36 shows no homology with any molecules in the nucleotide and protein sequence databases, and contains different epitope regions for 2H3 and 3B7 antibodies, A possibility of hydrophobic association of HMNA with nuclear protein(s) during the progression of S phase is discussed.

  97. Purification and nucleic-acid-binding properties of a Saccharomyces cerevisiae protein involved in the control of ploidy

    Viktoria Weber, Andreas Wernitznig, Gudrun Hager, Masahiko Harata, Peter Frank, Ulrike Wintersberger

    European Journal of Biochemistry 249 (1) 309-317 1997年

    出版者・発行元:Blackwell Publishing Ltd

    DOI: 10.1111/j.1432-1033.1997.00309.x  

    ISSN:0014-2956

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    Scp160p (Saccharomyces cerevisiae protein involved in the control of ploidy), a polypeptide with a molecular mass of around 160 kDa, is associated with the nuclear envelope and the endoplasmic reticulum. The most noteworthy phenotype of SCP160 deletion mutants is a decrease in viability and an increased number of chromosomes in the surviving cells [Wintersberger, U., Kuhne, C. and Karwan, A. (1995) Yeast 11, 929-944]. Scp160p contains 14 KH domains, conserved motifs that have lately been identified in a variety of RNA-binding proteins. In this report, we demonstrate that the Scp160p sequence shows nearly perfect colinearity with the putative gene product of CO8H9.2 from the nematode Caenorhabditis elegans as well as with the vigilins, vertebrate RNA-binding proteins with a cellular location similar to that of Scp160p. Moreover, we found that Scp160p contains a potential nuclear-export signal (NES) near its N-terminus and a potential nuclear-localization signal (NLS) between KH domains 3 and 4. To determine whether the protein is able to bind to RNA, we purified Scp160p from yeast cell extract by DNA-cellulose and anti-Scp160p affinity chromatography. In northwestern blotting experiments, the electrophoretically homogeneous protein bound to ribohomopolymers and ribosomal RNA as well as to single-stranded and double-stranded DNA. Subcellular fractionation studies revealed that the major part of Scp160p is membrane associated via ionic interactions and can be released from the membrane fraction under conditions that lead to a dissociation of ribosomes. Together, our findings suggest that Scp160p is the yeast homologue of the vigilins, and point to a role for Scp160p in nuclear RNA export or in RNA transport within the cytoplasm.

  98. The actin-related protein Act3p of Saccharomyces cerevisiae is located in the nucleus

    Viktoria Weber, Masahiko Harata, Hanns Hauser, Ulrike Wintersberger

    Molecular Biology of the Cell 6 (10) 1263-1270 1995年

    出版者・発行元:American Society for Cell Biology

    DOI: 10.1091/mbc.6.10.1263  

    ISSN:1059-1524

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    Actin-related proteins, a group of protein families that exhibit about 50% sequence identity among each other and to conventional actin, have been found in a variety of eukaryotic organisms. In the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, genes for one conventional actin (ACT1) and for three actin- related proteins (ACT2, ACT3, and ACT5) are known. ACT3, which we recently discovered, is an essential gene coding for a polypeptide of 489 amino acids (Act3p), with a calculated molecular mass of 54.8 kDa. Besides its homology to conventional actin, Act3p possesses a domain exhibiting weak similarity to the chromosomal protein HMG-14 as well as a potential nuclear localization signal. An antiserum prepared against a specific segment of the ACT3 gene product recognizes a polypeptide band of approximately 55 kDa in yeast extract. Indirect immunofluorescence experiments with this antiserum revealed that Act3p is located in the nucleus. Nuclear staining was observed in all cells regardless of the stage of the cell cyle. Independently, immunoblotting experiments with subcellular fractions showed that Act3p is indeed highly enriched in the nuclear fraction. We suggest that Act3p is an essential constituent of yeast chromatin.

  99. AN ESSENTIAL GENE OF SACCHAROMYCES-CEREVISIAE CODING FOR AN ACTIN-RELATED PROTEIN 査読有り

    M HARATA, A KARWAN, U WINTERSBERGER

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 91 (17) 8258-8262 1994年8月

    出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES

    DOI: 10.1073/pnas.91.17.8258  

    ISSN:0027-8424

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    Actin filaments provide the internal scaffold of eukaryotic cells; they are involved in maintenance of cell shape, cytokinesis, organelle movement, and cell motility. The major component of these filaments, actin, is one of the most well-conserved eukaryotic proteins. Recently genes more distantly related to the conventional actins were cloned from several organisms. In the budding yeast, Saccharomyces cerevisiae, one conventional actin gene, ACT1 (coding for the filament actin), and a so-called actin-like gene, ACT2 (of unknown function), have so far been identified. We report here the discovery of a third member of the actin gene family from this organism, which we named ACT3. The latter gene is essential for viability and codes for a putative polypeptide, Act3, of 489 amino acids (M(r) = 54,831). The deduced amino acid sequence of Act3 is less related to conventional actins than is the deduced amino acid sequence of Act2, mainly because of three unique hydrophobic segments. These segments are found inserted into a part of the sequence corresponding to a surface loop of the known three-dimensional structure of the actin molecule. According to sequence comparison, the basal core structure of conventional actin may well be conserved in Act3. Our Findings demonstrate that, unexpectedly, there exist three members of the diverse actin protein family in budding yeast that obviously provide different essential functions for survival.

  100. Erratum: An essential gene of Saccharomyces cerevisiae coding for an actin-related protein (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (August 16, 1994) 91:17 (8258-8262))

    M. Harata, A. Karwan, U. Wintersberger

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91 10757 1994年1月1日

    ISSN:0027-8424

  101. W-HETEROCHROMATIN OF CHICKEN - ITS UNUSUAL DNA COMPONENTS, LATE REPLICATION, AND CHROMATIN STRUCTURE 査読有り

    N SUKA, Y SHINOHARA, Y SAITOH, H SAITOH, K OHTOMO, M HARATA, E SHPIGELMAN, S MIZUNO

    GENETICA 88 (2-3) 93-105 1993年

    出版者・発行元:KLUWER ACADEMIC PUBL

    ISSN:0016-6707

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    About 65% of DNA in the chicken W chromosome has been shown to consist of XhoI and EcoRI family repetitive sequences. These sequences showed remarkable delay in the electrophoretic mobility at low temperature on a polyacrylamide gel. Three dimensional structures of the 0.7-kb XhoI and the 1.2-kb EcoRI family repeating units were estimated to be irregular solenoids using a computer program based on wedge angles of all the 16 dinucleotide steps. Fluorescence in situ hybridization demonstrated that these two family sequences were localized in a major heterochromatic body in, an interphase nucleus. Incorporation of bromodeoxyuridine into the W chromosome in the synchronous culture of MSB-1 cells occurred about 1 h later than the peak of S phase. The chromatin structure formed along XhoI and EcoRI family sequences was suggested to be different from the total chromatin or chromatin containing the beta-actin gene sequence in that the linker DNA lengths of the former were significantly longer. Fractionation of the HaeIII-digested MSB-1 nuclei yielded a chromatin fraction in which XhoI family sequences were partially enriched. Several DNA-binding proteins showing higher affinity for the XhoI family sequence were present in this fraction.

  102. PRESENCE OF FEMALE-SPECIFIC BENT-REPETITIVE DNA-SEQUENCES IN THE GENOMES OF TURKEY AND PHEASANT AND THEIR INTERACTIONS WITH W-PROTEIN OF CHICKEN 査読有り

    H SAITOH, M HARATA, S MIZUNO

    CHROMOSOMA 98 (4) 250-258 1989年10月

    出版者・発行元:SPRINGER VERLAG

    DOI: 10.1007/BF00327310  

    ISSN:0009-5915

  103. PURIFICATION AND CHARACTERIZATION OF W-PROTEIN - A DNA-BINDING PROTEIN SHOWING HIGH-AFFINITY FOR THE W-CHROMOSOME-SPECIFIC REPETITIVE DNA-SEQUENCES OF CHICKEN 査読有り

    M HARATA, K OUCHI, S OHATA, A KIKUCHI, S MIZUNO

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 263 (27) 13952-13961 1988年9月

    出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC

    ISSN:0021-9258

  104. [Chromatin-level analysis of regulation of gene expression]. 査読有り

    Harata M, Mizuno S

    Radioisotopes 37 (4) 243-253 1988年4月

    出版者・発行元:Japan Radioisotope Association

    DOI: 10.3769/radioisotopes.37.4_243  

    ISSN:0033-8303

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MISC 96

  1. 食・農領域での次世代放射光利活用の推進 招待有り

    原田昌彦, 高山裕貴, 日高將文

    Microoptics News 41 (1) 23-28 2023年3月

  2. 次世代放射光施設の特徴と利活用に向けた取り組み

    原田昌彦, 原田昌彦, 高田昌樹, 高田昌樹, 村松淳司, 村松淳司

    オレオサイエンス 22 (2) 55-60 2022年

    ISSN:1345-8949

  3. 細胞内のアクチン繊維形成はTHz光照射によって促進される

    細木亮輔, 山崎祥他, 上野佑也, 保科宏道, 小川雄一, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2021 2021年

    ISSN:2186-7976

  4. テラヘルツ光照射による細胞内アクチン繊維形成の制御技術の探索

    上野佑也, 上野佑也, 山崎祥他, 小川雄一, 保科宏道, 原田昌彦

    シンポジウムテラヘルツ科学の最先端講演要旨集 2021 2021年

  5. 大腸菌培養におけるフッ素系不活性溶媒添加の影響解析

    細木亮輔, 川田晃士, 山重貴久, 菊池正二郎, 小川雄一, 原田昌彦

    日本農芸化学会東北支部大会プログラム・講演要旨集 156th (CD-ROM) 2021年

  6. 高強度テラヘルツ光照射がDNA損傷修復反応に与える影響の解析

    細木亮輔, 上野佑也, 山崎祥他, 保科宏道, 小川雄一, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 44th 2021年

  7. テラヘルツ光照射による細胞内アクチンフィラメント操作の試み

    上野佑也, 上野佑也, 山崎祥他, 坪内雅明, 小川雄一, 保科宏道, 大谷知行, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 44th 2021年

  8. 近接型アレイセンサによる微量牛乳中の非標識大腸菌計測

    山重貴久, 菊池正二郎, 原田昌彦, CHEN Siyao, 小川雄一

    農業食料工学会誌 83 (3) 2021年

    ISSN:2188-224X

  9. テラヘルツ光による衝撃波発生を介した生体高分子の操作

    山崎祥他, 原田昌彦, 坪内雅明, 小川雄一, 磯山悟朗, 大谷知行, 保科宏道

    衝撃波シンポジウム講演論文集(CD-ROM) 2019 2020年

  10. 昆虫細胞に対する青色光の照射波長による傷害作用の違い

    小野寺駿, 麻生久, 原田昌彦, 堀雅敏

    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨 63rd 2019年

  11. DNA損傷により誘導される姉妹染色分体間接着へのコヒーシンSUMO化と核膜孔複合体の関与

    尾間由佳子, 折原行希, 高橋大輔, 小西辰紀, 原田昌彦

    日本細胞生物学会大会(Web) 71st ROMBUNNO.1P‐227 (WEB ONLY) 2019年

  12. テラヘルツ光がヒト細胞内のアクチンポリマーに与える影響の解析

    原田昌彦

    遠赤外領域開発研究 19 132‐133 2019年1月

  13. Terahertz irradiation stimulates actin polymerization

    Shota Yamazaki, Masahiko Harata, Toshitaka Idehara, Keiji Konagaya, Ginji Yokoyama, Hiromichi Hoshina, Yuichi Ogawa

    International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, IRMMW-THz 2018-September 2018年10月

    DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2018.8510110  

    ISSN:2162-2027

    詳細を見る 詳細を閉じる

    © 2018 IEEE. Actin has two functional forms-monomeric actin and polymerized filaments. Actin filaments have been shown to contribute to the spatial arrangement of gene expression in the nucleus and to the establishment of pluripotent stem cells. However, the chemicals used to manipulate actin polymerization are cytotoxic and genotoxic, highlighting the importance of finding alternative methods. In this study, we showed that terahertz irradiation effectively stimulates polymerization of actin without denaturing its molecular structure.

  14. DNA損傷修復における細胞核構造の役割:出芽酵母をモデル系とした解析

    尾間由佳子, 尾間由佳子, 折原行希, 高橋大輔, 高橋大輔, 小西辰紀, 原田昌彦

    日本農芸化学会東北支部大会プログラム・講演要旨集 153rd 41 2018年9月22日

  15. がん細胞で検出されるヒストンバリアントH2A.Z変異体の解析

    成宮巧, 日下部将之, 折原行希, 尾間由佳子, 原田昌彦

    日本農芸化学会東北支部大会プログラム・講演要旨集 153rd 41 2018年9月22日

  16. 昆虫細胞に対する青色光の増殖抑制効果

    小野寺駿, 山崎祥他, 尾間由佳子, 麻生久, 原田昌彦, 堀雅敏

    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨 62nd 92 2018年3月10日

  17. THz光照射によるアクチン構造の操作

    山崎祥他, 原田昌彦, 出原敏孝, 小長谷圭志, 保科宏道, 小川雄一, 大谷知行

    光量子工学研究 第6回 理研シンポジウム 平成30年 2018年

  18. ヒストンバリアントH2A.Zにおけるがん関連変異の遺伝子破壊細胞を用いた解析

    高橋大輔, 日下部将之, 折原行希, 尾間由佳子, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 41st ROMBUNNO.2P‐0230 (WEB ONLY) 2018年

  19. 細胞周期におけるヒストンバリアントH2A.Zの量的制御と染色体分配への関与

    高橋大輔, 日下部将之, 北川紗帆, 尾間由佳子, 原田昌彦

    日本生化学会大会(Web) 90th ROMBUNNO.1P‐0651 (WEB ONLY)-0651] 2017年12月

    出版者・発行元:生命科学系学会合同年次大会運営事務局

  20. DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着確立における核膜孔複合体の関与

    折原行希, 尾間由佳子, 小西辰則, 原田昌彦

    日本細胞生物学会大会(Web) 69th ROMBUNNO.P1‐011 (WEB ONLY)-69 2017年5月

    出版者・発行元:(一社)日本細胞生物学会

  21. 青色光の殺虫メカニズムの細胞レベルでの解析

    小野寺駿, 鈴木京, 山崎祥他, 尾間由佳子, 麻生久, 原田昌彦, 堀雅敏

    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨 61st 86 2017年3月10日

  22. THz光照射による生体高分子アクチンの制御

    山崎祥他, 原田昌彦, 出原敏孝, 小長谷圭志, 保科宏道, 小川雄一

    シンポジウムテラヘルツ科学の最先端講演要旨集 2017 30 2017年

  23. THzを応用した生体高分子制御技術の探索

    山崎祥他, 原田昌彦, 出原敏孝, 小長谷圭志, 保科宏道, 小川雄一

    光量子工学研究 第5回 理研シンポジウム 平成29年 171 2017年

  24. DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着へのSUMO化の関与

    折原行希, 尾間由佳子, 小西辰紀, 堀籠智洋, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 39th ROMBUNNO.1P‐0259 (WEB ONLY) 2016年

  25. SUMO依存性ユビキチンライゲースによるヒストンバリアントH2A.Zの量的制御

    高橋大輔, 日下部将之, 折原行希, 北川紗帆, 新谷尚弘, 尾間由佳子, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 39th ROMBUNNO.2P‐0166 (WEB ONLY) 2016年

  26. DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着への核膜タンパク質の関与

    折原行希, 尾間由佳子, 小西辰紀, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本生化学会大会(Web) 88th 1T25-15(1P0580) (WEB ONLY)-15(1P0580)] 2015年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  27. アクチンファミリー分子によるクロマチン・細胞核機能制御

    原田 昌彦, 山崎 祥他, 尾間 由佳子

    生化学 87 (5) 629-632 2015年10月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  28. DNA二本鎖切断領域の核膜近傍への係留と損傷誘導的な姉妹染色分体接着に関する解析

    尾間由佳子, 折原行希, 堀籠智洋, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦, 小西辰紀

    日本遺伝学会大会プログラム・予稿集 87th 100 2015年9月10日

  29. DNA損傷依存的姉妹染色分体間接着への核膜タンパク質の関与

    折原行希, 尾間由佳子, 小西辰紀, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2015 2B21A07 (WEB ONLY) 2015年3月5日

    ISSN:2186-7976

  30. DNA二重鎖切断領域の核膜近傍への移動におけるSWR1およびINO80クロマチンリモデリング複合体の役割

    尾間由佳子, 折原行希, 小西辰紀, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2015 2B21A06 (WEB ONLY) 2015年3月5日

    ISSN:2186-7976

  31. アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成 (特集号 細胞核内反応の分子科学)

    山崎 祥他, 尾間 由佳子, 原田 昌彦

    ナノ学会会報 = The bulletin of the Society of Nano Science and Technology 13 (2) 73-77 2015年3月

    出版者・発行元:ナノ学会

    ISSN:1347-8028

  32. アクチンファミリーによる細胞核とクロマチンの機能構造制御

    原田昌彦, 山崎祥他, 日下部将之, 高橋裕一朗, 尾間由佳子

    日本生化学会大会(Web) 87th 4S12P-1 (WEB ONLY) 2014年

  33. DNA二本鎖切断の核膜結合部位決定におけるクロマチン再構成の役割

    堀籠智洋, 尾間由佳子, 小西辰紀, SCHMID Roger, MARCOMINI Isabella, HAUER Michael, DION Vincent, 原田昌彦, GASSER Susan M

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 37th 2W15-9(2P-0166) (WEB ONLY) 2014年

  34. SUMO E3-Ligase Regulates DNA Damage-Dependent Exchange of the Histone Variant H2A.Z-2

    I. Nishibuchi, S. Tashiro, H. Suzuki, A. Kinomura, J. Sun, M. Harata, T. Fukagawa, T. Ikura, Y. Nagata

    INTERNATIONAL JOURNAL OF RADIATION ONCOLOGY BIOLOGY PHYSICS 87 (2) S22-S22 2013年10月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE INC

    ISSN:0360-3016

    eISSN:1879-355X

  35. DNA損傷部位の核内空間配置変化におけるクロマチンリモデリング複合体および核膜タンパク質の寄与

    小西辰紀, 尾間由佳子, 中山景樹, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2013 2B14P07 (WEB ONLY) 2013年3月5日

    ISSN:2186-7976

  36. DNA二重鎖切断の修復におけるクロマチン核内空間配置制御メカニズムの解析

    小西辰紀, 尾間由佳子, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 36th 1P-0334 (WEB ONLY) 2013年

  37. ヒトアクチンファミリー遺伝子ノックアウト細胞を用いたヒトIN080 複合体のゲノム安定性維持および酸化 ストレス応答における機能解析 査読有り

    高橋裕一郎, 松田涼, 北村大志, 西島仁, 柴原慶一, 原田昌彦

    第35 回分子生物学会年会 2012 年12 月11 日 2012年12月11日

  38. Reorganization of Damaged Chromatin by the Exchange of Histone Variant H2A.Z-2

    I. Nishibuchi, S. Tashiro, H. Suzuki, A. Kinomura, J. Sun, M. Harata, T. Fukagawa, T. Ikura, Y. Nagata

    INTERNATIONAL JOURNAL OF RADIATION ONCOLOGY BIOLOGY PHYSICS 84 (3) S675-S676 2012年11月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE INC

    ISSN:0360-3016

  39. 染色体転座形成の分子機構の解明

    孫継英, 尾間由佳子, 原田昌彦, 木野村愛子, 鈴木秀和, 井倉毅, 水谷修紀, 田代聡

    日本放射線影響学会大会講演要旨集 55th 144-144 2012年9月4日

    出版者・発行元:(一社)日本放射線影響学会

    ISSN:1347-8680

  40. 【3D-エピゲノムが生む新たな生命情報:細胞のメモリーとリプログラミング機構に迫る】 高次エピゲノムと核骨格

    北村 大志, 原田 昌彦

    細胞工学 31 (8) 894-900 2012年7月

    出版者・発行元:(株)学研メディカル秀潤社

    ISSN:0287-3796

  41. 細胞核の構造とエピジェネティック制御

    尾間 由佳子, 原田 昌彦

    化学と生物 50 (4) 262-268 2012年4月1日

    出版者・発行元:公益社団法人 日本農芸化学会

    DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.50.262  

    ISSN:0453-073X

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    細胞が環境に対応して生命活動を維持するため,また個体が発生分化するためには,DNAに刻まれた遺伝情報を時間的・空間的に適切に選択して発現させることや,ゲノムを安定に維持することが必須である.このようなゲノム機能に中心的な役割を果たすエピジェネティック制御に,細胞核の構造形成や,核構造とクロマチンとの相互作用が関与することが明らかになってきた.細胞核の構造に基づいたエピジェネティック制御機構の理解は,遺伝子発現やDNA修復の制御機構の解明にとどまらず,発生・老化などの高次生命機能や,がんなどの疾病や再生医療においても新規かつ重要な知見をもたらすことが期待される.

  42. DNA二重鎖切断部位の細胞核内での空間配置におけるSWR1およびINO80クロマチンリモデリング複合体の役割

    小西辰紀, 尾間由佳子, 若林一陽, 中山景樹, 島田健士, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2012 4B19A06 (WEB ONLY) 2012年3月5日

    ISSN:2186-7976

  43. クロマチン・細胞核の構造とエピゲノム制御:アクチンファミリーからのアプローチ

    尾間由佳子, 北村大志, 高橋裕一朗, 日下部将之, 小西辰紀, 中山景樹, 島田健士, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2012 4SY12-1 (WEB ONLY) 2012年3月5日

    ISSN:2186-7976

  44. DNA二本鎖切断部位の核内配置における出芽酵母INO80およびSWR1クロマチンリモデリング複合体の機能

    尾間由佳子, 小西辰紀, 中山景樹, 堀籠智洋, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 35th 4P-0103 (WEB ONLY) 2012年

  45. 染色体転座形成におけるDSBs修復関連タンパク質の役割

    孫 継英, Kanaar Roland, 田代 聡, 尾間 由佳子, 原田 昌彦, 河野 一輝, 島 弘季, 木野村 愛子, 井倉 毅, 鈴木 秀和, 水谷 修紀

    日本放射線影響学会大会講演要旨集 2011 (0) 218-218 2011年11月1日

    出版者・発行元:Journal of Radiation Research 編集委員会

    DOI: 10.11513/jrrsabst.2011.0.218.0  

    ISSN:1347-8680

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    放射線や抗がん剤はゲノムDNAの二本鎖切断などの損傷を誘導する。ゲノムを修復し安定性を維持するシステムに何らかの原因でエラーが生じた場合は染色体転座などのゲノム異常が形成される。しかし、どのようなメカニズムで染色体転座などのゲノム修復エラーが引き起こされているのかについてまだ不明である。11q23に切断点を持つ染色体転座は、エトポシドなどトポイソメラーゼII(Topo II)阻害剤を用いたがん化学療法後に発症する治療関連性白血病に最も多く認められる。11q23関連染色体転座の転座切断点はMLL遺伝子内BCR(breakpoint cluster region)に集中している。そこで、本研究ではエトポシドによる11q23転座をモデルとして、染色体転座形成のメカニズムについて解析したところ、エトポシド処理した後のAT細胞は正常細胞と比べて、エトポシドによる11q23転座が高頻度に誘導されるとともに、RAD51のBCRへの結合が有意義に上昇していた。さらに、正常細胞と比較してエトポシド処理した後のAT細胞は、組換え修復関連因子RPAやクロマチン変換因子INO80のBCRへの結合が増大することが観察された。これらの結果から、ATMはMLL遺伝子BCRへのRPAおよびRAD51の結合を制御することで、11q23染色体転座形成を抑制することが示唆された。

  46. ヒト染色体安定性維持におけるINO80複合体の機能解析

    若林一陽, 尾間由佳子, 島田健士, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集 2011 92 2011年3月5日

  47. ヒト染色体安定性維持におけるINO80クロマチンリモデリング複合体の機能解析

    尾間由佳子, 若林一陽, 島田健士, 原田昌彦

    生化学 83回・33回 ROMBUNNO.3P-0724-0724 2010年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  48. ヒト染色体安定性維持におけるINO80クロマチンリモデリング複合体の機能解析

    尾間由佳子, 若林一陽, 島田健士, 原田昌彦

    日本農芸化学会東北支部大会プログラム・講演要旨集 145th 71 2010年9月27日

  49. Transcription-dependent rearrangements of actin and nuclear myosin I in the nucleolus

    V. V. Philimonenko, J. Janacek, M. Harata, P. Hozak

    HISTOCHEMISTRY AND CELL BIOLOGY 134 (3) 243-249 2010年9月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00418-010-0732-8  

    ISSN:0948-6143

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    Nuclear actin and nuclear myosin I (NMI) are important players in transcription of ribosomal genes. Transcription of rDNA takes place in highly organized intranuclear compartment, the nucleolus. In this study, we characterized the localization of these two proteins within the nucleolus of HeLa cells with high structural resolution by means of electron microscopy and gold-immunolabeling. We demonstrate that both actin and NMI are localized in specific compartments within the nucleolus, and the distribution of NMI is transcription-dependent. Moreover, a pool of NMI is present in the foci containing nascent rRNA transcripts. Actin, in turn, is present both in transcriptionally active and inactive regions of the nucleolus and colocalizes with RNA polymerase I and UBF. Our data support the involvement of actin and NMI in rDNA transcription and point out to other functions of these proteins in the nucleolus, such as rRNA maturation and maintenance of nucleolar architecture.

  50. 核内構造・核内外輸送 アクチン関連タンパク質Arp6のクロマチン構造変換および核構造構築への関与(Nuclear structure and transport Actin-related protein Arp6 contributes to both chromatin modulation and nuclear organization through independent machineries)

    吉田 貴人, 島田 健士, 尾間 由佳子, 秋村 和美, 久郷 和人, 太田 邦史, Gasser Susan, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 62回 115-115 2010年5月

    出版者・発行元:(一社)日本細胞生物学会

  51. Actin-related proteins involved in the organization of functional structures of the nucleus and mitotic chromosomes

    Masahiko Harata

    GENES & GENETIC SYSTEMS 84 (6) 494-494 2009年12月

    出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN

    ISSN:1341-7568

    eISSN:1880-5779

  52. 【細胞核 遺伝情報制御と疾患 染色体・核輸送のダイナミクスと細胞分化から個体発生、破錠による疾患まで】 染色体・細胞核のアーキテクチャー クロマチン・細胞核の機能ドメイン形成

    尾間 由佳子, 松田 涼, 北村 大志, 原田 昌彦

    実験医学 27 (17) 2752-2758 2009年11月

    出版者・発行元:(株)羊土社

    ISSN:0288-5514

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    ゲノムからクロマチン、さらに細胞核に至る階層構造は、ゲノムの効率的な収納に必要不可欠である。しかし、その構造は均一ではなく、クロマチンレベルおよび細胞核レベルで、多様なゲノム機能に対応したドメインが形成されている。このような多様な機能ドメインの形成はエピジェネティック制御の分子基盤となっており、これまで転写との関連が中心に研究されてきた。しかし最近では、DNA複製や修復、さらには高次生命機能への関与も示されている。また、クロマチンに比べて不明な点が多い細胞核における機能ドメイン形成についても、徐々にその分子機構の解明が進み、アクチンファミリーやミオシンファミリーの関与も示唆されている。(著者抄録)

  53. Nucleo-cytoplasmic shuttling of alpha-actinin 4: molecular mechanism and biological significance.

    Masahiro Kumeta, Shige H. Yoshimura, Masahiko Harata, Kunio Takeyasu

    EMBO conference: Nuclear structure & dynamics 2009年9月30日

  54. IN080クロマチンリモデリング複合体はDNA複製再開を促進する

    尾間由佳子, 島田健士, 久郷和人, 太田邦史, GASSER Susan M, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集 2009 274 2009年3月5日

  55. INO80クロマチンリモデリング複合体はDNA複製の再開に必要である

    尾間由佳子, 島田健士, 久郷和人, 太田邦史, GASSER Susau M, 原田昌彦

    生化学 80 (6) 594 2008年6月25日

    ISSN:0037-1017

  56. Characterization of the novel structural proteins in the nucleolus 査読有り

    Kumeta M, Yoshimura SH, Harata M, Takeyasu K

    The 9th AEARU Workshop on Molecular Biology and Biotechnology 2008年3月25日

  57. Research Overview of the Lab. of Molecula Biology, Tohoku University Graduate School of Agricultural Science(Recent Topics of the Agricultunal Biological Science in Tohoku University)

    Shizu HIDEMA, Masahiko HARATA, Katsuhiko NISHIMORI, Lab. of Mol. Biol. Graduate School of Agric. Science Tohoku University, Lab. of Mol. Biol. Graduate School of Agric. Science Tohoku University, Lab. of Mol. Biol. Graduate School of Agric. Science Tohoku University

    Tohoku journal of agricultural research 58 (3) 137-146 2008年3月1日

    ISSN:0040-8719

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    In our laboratory, mainly three different projects described below are now carried out. 1) "Generation and application of the cell membrane permeabilized protein", 2) "Studies on epigenetic regulation of eukaryotic genes through analyses of actin-related proteins" and 3) "Generation of the oxytocin receptor KO (OXTR-/-) mice, and molecular physiological and behavioral analysis of the oxytocin receptor KO (OXTR-/-) mice." In the first project, we generated recombinant Cre protein fused to TAT PTD (protein transduction domain), and the application of this protein into several primary cells prepared from mouse, showed significant recombinase activity. In the second project, we studied epigenetic regulation of eukaryotic genes through analyses of actin-related proteins. In the third project, we obtained several new findings in reproduction, sociosexual behaviors and in physiology of energy/temperature homeostasis of mice as the functions of oxytocin/oxytocin receptor system in vivo, using the oxytocin and its receptor genes deficient (OXT-/- and OXTR-/-) mice. Here we introduce a little about those three projects, respectively.

  58. 出芽酵母Arp6により形成されるリボソームタンパク質遺伝子と核膜孔複合体との相互作用と遺伝子発現制御

    吉田貴人, 島田健士, 秋村和美, 尾間由佳子, 久郷和人, 太田邦史, 岩橋均, GASSER Susan, 原田昌彦

    生化学 3T2-7 2008年

    ISSN:0037-1017

  59. INO80クロマチンリモデリング複合体はDNA複製再開を促進する

    尾間由佳子, 島田健士, 久郷和人, 太田邦史, GASSER Susan M, 原田昌彦

    生化学 3T4-1 2008年

    ISSN:0037-1017

  60. Evolutionarily conserved function of the nuclear actin-related protein Arp5 in the INO80 chromatin remodeling complex

    Y. Oma, K. Kitayama, M. Harata

    FEBS JOURNAL 274 76-76 2007年7月

    出版者・発行元:BLACKWELL PUBLISHING

    ISSN:1742-464X

  61. 細胞核のアクチンファミリーによるゲノムダイナミクス制御

    原田昌彦, 吉田貴人, 大渕恵理, 尾間由佳子, 久郷和人, 太田邦史, GASSER Susan, 島田健士

    日本農芸化学会大会講演要旨集 2007 SHI34 2007年3月5日

  62. DNA複製へのINO80クロマチンリモデリング複合体の関与

    尾間由佳子, 島田健士, 久郷和人, 太田邦史, GASSER Susan, 原田昌彦

    日本農芸化学会東北支部大会プログラム・講演要旨集 142nd 28 2007年

  63. Actin-related proteins involved in nuclear and chromatin dynamics

    Masahiko Harata

    Nuclear Dynamics: Molecular Biology and Visualization of the Nucleus 239-248 2007年

    出版者・発行元:Springer Japan

    DOI: 10.1007/978-4-431-30130-1_11  

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Actin plays central roles in the organization and dynamics of the cytoskeleton. Within a few decades of the first isolation of actin from muscle in 1941, it was shown that actin filaments form the main architecture of the cytoskeleton, and that the dynamics of the cytoskeleton are regulated by the assembly/disassembly of the filament, which depends on the adenosine diphosphate/triphosphate (ADP/ATP) exchange and on association with various actin-binding proteins. Because of these characteristics of actin, previous researchers hypothesized that actin and/or its evolutionarily related molecules were involved in the organization and dynamics of the nucleus. However, actin filaments were observed only in the cytoplasm, and no molecule evolutionarily related to actin was identified at the time. The hypothesis was therefore regarded with skepticism for a long time.

  64. クロマチン (細胞核の世界--ダイナミクスから病態まで) -- (細胞核の構造とダイナミクス)

    原田 昌彦

    蛋白質核酸酵素 51 (14) 1943-1949 2006年11月

    出版者・発行元:共立出版

    ISSN:0039-9450

  65. 核骨格 核の構造とその分子基盤 (細胞骨格と接着)

    原田 昌彦, 北山 久美子, 尾間 由佳子

    蛋白質核酸酵素 51 (6) 591-599 2006年5月

    出版者・発行元:共立出版

    ISSN:0039-9450

  66. ヘテロクロマチン研究 : 水野重樹先生が歩んで来た道 : DNAからクロマチンへ, そして核構造へ

    原田 昌彦

    化学と生物 43 (10) 682-687 2005年10月1日

    出版者・発行元:日本農芸化学会

    ISSN:0453-073X

  67. 学会見聞記 日本細胞生物学会大会,新たな船出

    原田 昌彦

    蛋白質核酸酵素 49 (12) 2061-2063 2004年9月

    出版者・発行元:共立出版

    ISSN:0039-9450

  68. 細胞核におけるアクチンファミリーの多様な機能

    原田 昌彦

    蛋白質核酸酵素 49 (4) 543-552 2004年3月

    出版者・発行元:共立出版

    ISSN:0039-9450

  69. クロマチン構造変換複合体によるゲノム機能の制御 : アクチン関連タンパク質(Arp)からのアプローチ

    原田 昌彦, 吉田 貴人, 大渕 恵理

    日本農芸化学会誌 78 (7) 652-655 2004年

    出版者・発行元:公益社団法人 日本農芸化学会

    ISSN:0002-1407

  70. 出芽酵母およびヒトの細胞核で機能するアクチン関連タンパク質Arp4サブファミリーの解析

    尾間由佳子, 望月亮, 砂田理恵, 西森克彦, 原田昌彦

    生化学 75 (12) 1575 2003年12月25日

    ISSN:0037-1017

  71. 脳・神経特異的に発現するアクチン関連タンパク質ArpNαの遺伝子発現制御および神経分化への関与の解析

    尾間由佳子, 大山隆, 西森克彦, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 26th 461 2003年11月25日

  72. 出芽酵母のアクチン関連タンパク質Arp6pのテロメアサイレンシングへの関与

    原田昌彦, 吉田貴人, 尾間由佳子, 西森克彦, 新井望

    日本農芸化学会大会講演要旨集 2003 178 2003年3月5日

  73. 核マトリックスによる核構築:アクチンファミリーからのアプローチ (特集1 細胞核 再発見:解明が進む機能ドメインとその役割)

    原田 昌彦

    細胞工学 21 (10) 1164-1168 2002年10月

    出版者・発行元:秀潤社

    ISSN:0287-3796

  74. 核・クロマチンの機能構造とアクチン関連タンパク質

    原田昌彦, 大淵恵理, 砂田理恵, 新井望, 西森克彦, 尾間由佳子

    生化学 74 (8) 682 2002年8月25日

    ISSN:0037-1017

  75. 脳特異的に発現するアクチン関連タンパク質による遺伝子発現制御の解析

    尾間由佳子, 黒田有希子, 西森克彦, 原田昌彦

    生化学 74 (8) 907 2002年8月25日

    ISSN:0037-1017

  76. 【ゲノム機能を担う核・染色体のダイナミクス】 核のダイナミクス クロマチン機能ドメイン形成 アクチン関連タンパク質の関与

    原田 昌彦, 尾間 由佳子

    実験医学 20 (11) 1601-1608 2002年7月

    出版者・発行元:(株)羊土社

    ISSN:0288-5514

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    核構造と,クロマチン構造を変換する複合体との協調により,転写をはじめとするゲノム機能を制御する多彩な構造体&quot;クロマチン機能ドメイン&quot;が核内に形成されている.アクチンファミリー(アクチン及びアクチン関連タンパク質)はクロマチン構造を変換する複合体の構成因子であり,また核構造との相互作用も報告されている.様々なアクチン関連タンパク質が核に局在しており,また組織特異的なアクチン関連タンパク質も存在することなどから,アクチン関連タンパク質が多様なクロマチン機能ドメインの形成に重要な役割を果たすと考えられている

  77. 脳・神経細胞で特異的に発現するアクチン関連タンパク質ArpNαの細胞核への局在と機能解析

    黒田有希子, 尾間由佳子, 西森克彦, 原田昌彦

    日本農芸化学会大会講演要旨集 2002 154 2002年3月5日

  78. 出芽酵母アクチン関連タンパク質Act3/Arp4のクロマチンへの結合を介した遺伝子発現制御

    望月亮, 尾間由佳子, 西森克彦, 原田昌彦

    生化学 73 (12) 1464 2001年12月25日

    ISSN:0037-1017

  79. 学会見聞記 第6回総合研究大学院大学国際シンポジウム 21世紀の総合ゲノム科学--一次配列情報から高次構造情報へ

    鳥越 秀峰, 原田 昌彦, 加藤 幹男

    蛋白質核酸酵素 46 (12) 1899-1901 2001年9月

    出版者・発行元:共立出版

    ISSN:0039-9450

  80. 脊椎動物の核に局在するアクチン関連タンパク質アイソフォームArpNα,βの機能解析

    黒田有希子, 尾間由佳子, 西森克彦, 原田昌彦

    生化学 73 (8) 1036 2001年8月25日

    ISSN:0037-1017

  81. アクチン関連タンパク質とクロマチンの相互作用および遺伝子発現への関与

    望月亮, 尾間由佳子, 西森克彦, 原田昌彦

    生化学 73 (8) 1036 2001年8月25日

    ISSN:0037-1017

  82. A nuclear actin-related protein of Saccharomyces cerevisiae, Act3p/Arp4, is involved in transcriptional regulation.

    Y Oma, R Mochizuki, U Wintersberger, M Harata

    YEAST 18 S77-S77 2001年8月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    ISSN:0749-503X

  83. 脳・神経に特異的なヒトのアクチン関連タンパク質hArpNαと相互作用するタンパク質の解析

    尾間由佳子, 黒田有希子, 原田昌彦

    日本農芸化学会誌 75 329 2001年3月5日

    ISSN:0002-1407

  84. 出芽酵母アクチン関連タンパク質ARP4とコアヒストンとの相互作用

    尾間由佳子, 望月亮, 水野重樹, 原田昌彦

    生化学 73 (2) 132 2001年2月25日

    ISSN:0037-1017

  85. クロマチン構造変換に関与するアクチン関連タンパク質

    原田昌彦, 尾間由佳子, 佐々木光穂, 新井望, 望月亮, 加藤愛, 水野重樹

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 23rd 298 2000年11月25日

  86. 脳・神経に特異的なヒトのアクチン関連タンパク質hArpNαと相互作用するタンパク質の検索

    尾間由佳子, 黒田有希子, 水野重樹, 原田昌彦

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 23rd 353 2000年11月25日

  87. Actin-Related Proteins in the Nucleus and Their Involvement in the Function of Chromatin

    Masahiko HARATA, Yukako OMA, Ryo MOCHIZUKI, Shigeki MIZUNO, Laboratory of Molecular Biology Department of Molecular and Cell Biology Division of Life Science Graduate School of Agricultural Science Tohoku University, Laboratory of Molecular Biology Department of Molecular and Cell Biology Division of Life Science Graduate School of Agricultural Science Tohoku University, Laboratory of Molecular Biology Department of Molecular and Cell Biology Division of Life Science Graduate School of Agricultural Science Tohoku University, Laboratory of Molecular Biology Department of Molecular and Cell Biology Division of Life Science Graduate School of Agricultural Science Tohoku University

    Tohoku journal of agricultural research 51 (1) 29-38 2000年9月30日

    ISSN:0040-8719

  88. 出芽酵母Act3/Arp4のクロマチン機能構造形成の解析

    望月亮, 松井大輔, 尾間由佳子, 水野重樹, 原田昌彦

    生化学 72 (8) 969 2000年8月25日

    ISSN:0037-1017

  89. 核に局在する出芽酵母アクチン関連タンパク質の検索とその機能の解析

    原田昌彦, 尾間由佳子, 望月亮, 水野重樹

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 22nd 375 1999年11月22日

  90. 【細胞核研究の最先端】 核機能の発現にかかわる蛋白質分子複合体 核に局在するアクチンファミリー蛋白質とその機能

    原田 昌彦

    蛋白質・核酸・酵素 44 (12) 1796-1803 1999年9月

    出版者・発行元:共立出版(株)

    ISSN:0039-9450

  91. 核内アクチンファミリータンパク質の機能解析

    原田昌彦, 尾間由佳子, 松井大輔, 望月亮, 水野重樹, WINTERSBERGER U

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 21st 474 1998年11月

  92. 出芽酵母のアクチンファミリー核タンパク質Act3pとコアヒストンとの相互作用の解析

    原田昌彦, 尾間由佳子, 水野重樹, WINTERSBERGER U

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 20th 303 1997年12月

  93. 出芽酵母の核に局在するアクチンファミリーAct3pと相互作用するタンパク質の解析

    原田 昌彦, WEBER Viktoria, WINTERSBERGER Ulrike

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 19 298-298 1996年8月1日

  94. ニワトリWヘテロクロマチンの湾曲DNAに統合する96kDaタンパク質の精製と機能に関する研究 : 動物

    須賀 則之, 原田 昌彦, 水野 重樹

    日本農藝化學會誌 70 37-37 1996年3月5日

    出版者・発行元:社団法人日本農芸化学会

    ISSN:0002-1407

  95. AN ESSENTIAL GENE OF SACCHAROMYCES-CEREVISIAE CODING FOR AN ACTIN-RELATED PROTEIN (VOL 91, PG 8258, 1994)

    M HARATA, A KARWAN, U WINTERSBERGER

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 91 (22) 10757-10757 1994年10月

    出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES

    ISSN:0027-8424

  96. ニワトリW染色体に特異的な反復配列に結合するW-proteinの結合様式の解析(動物-遺伝子-)

    原田 昌彦, 工藤 俊雄, 橘 武彦, 水野 重樹

    日本農藝化學會誌 62 (3) 525-525 1988年3月15日

    出版者・発行元:社団法人日本農芸化学会

    ISSN:0002-1407

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書籍等出版物 17

  1. 放射光利用の手引き -農水産・医療、エネルギー、環境、材料開発分野などへの応用ー

    原田 昌彦

    アグネ技術センター 2019年1月

  2. ゲノム 第4版

    原田 昌彦

    メディカル・サイエンス・インターナショナル 2018年9月

  3. ナノバイオ・メディシン (宇理須恒雄 編)

    原田昌彦

    近代科学社 2017年5月

  4. ベーシックマスター分子生物学(改訂版)

    東中川徹, 大山隆, 清水光弘編

    オーム社 2013年

  5. 染色体と細胞核のダイナミクス−DNAを操る細胞の仕組みー

    原田昌彦

    化学同人 2013年

  6. 農学生命科学を学ぶための入門生物学

    編集, 山口高弘, 鳥山欣哉, 豊水正昭, 牧野周, 原田昌彦, 金山喜則, 遠藤宣成, 中島正道

    東北大学出版会 2011年4月

  7. 細胞核−遺伝情報制御と疾患

    平岡泰, 原田昌彦, 木村宏, 田代聡

    羊土社 2009年11月

  8. ベーシックマスター 生化学

    原田昌彦, 大山隆

    2008年11月

  9. 分子細胞生物学辞典

    原田昌彦

    東京科学同人 2008年10月

  10. ベーシックマスター 分子生物学

    原田昌彦

    2006年12月

  11. DNA structure, chromatin, and gene expression

    Harata M, Ohfuchi E, Oma Y

    Transworld Research Network 2006年11月

  12. Nuclear Dynamics: Approaches from Biochemistry, Molecular Cell Biology, and Visual Biology

    Harata M

    Springer-Verlag Tokyo, Inc. 2006年9月

  13. 細胞核の分子生物学 -クロマチン・染色体・核構造-

    原田昌彦, 水野重樹

    朝倉書店 2005年7月

  14. 細胞核のダイナミクス

    原田昌彦, 尾間由佳子

    シュプリンガ?・フェアラーク東京 2004年8月

  15. 応用生命科学のための生物学入門

    原田昌彦

    倍風館 2003年4月

  16. Vertebrate Sex Chromosomes

    S. Mizuno, R. Kunita, O. Nakabayashi, Y Kuroda, N. Arai, M. Harata, A. Ogawa, Y Itoh, M. Teranishi, T. Hori

    Kager 2002年1月

  17. 遺伝子工学実験 -Strategy and Practice-

    原田昌彦, 水野重樹

    1992年

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講演・口頭発表等 57

  1. エピジェネティクスへのアクチンファミリーの関与 環状ペプチドを用いた解析と人為的操作の試み

    秋山 祐亮, 高橋 裕一朗, 町田 奈々子, 村上 和寛, Heinis Christian, 原田 昌彦

    生命科学系学会合同年次大会 2017年12月

  2. 11q23染色体転座形成におけるINO80クロマチン転換複合体の関与

    孫 継英, 原田 昌彦, 木野村 愛子, 井倉 毅, 田代 聡

    生命科学系学会合同年次大会 2017年12月

  3. 部位特異的化学切断によるヒストンバリアントH2A.Zヌクレオソーム解析法の開発

    今井 洸志, 布施 智博, 諸星 皓哉, 村木 秀一郎, 香川 亘, 原田 昌彦, 胡桃坂 仁志, 清水 光弘

    生命科学系学会合同年次大会 2017年12月

  4. 核内アクチンとラミンから細胞核アーキテクチャーを解く 細胞核内の機能構造形成におけるアクチンファミリーの役割

    原田 昌彦

    生命科学系学会合同年次大会 2017年12月

  5. 細胞周期におけるヒストンバリアントH2A.Zの量的制御と染色体分配への関与

    高橋 大輔, 日下部 将之, 北川 紗帆, 尾間 由佳子, 原田 昌彦

    生命科学系学会合同年次大会 2017年12月

  6. アクチンに高親和結合するbicyclic peptideの生細胞への導入と機能評価

    町田 奈々子, 秋山 祐亮, 村上 寛和, Heinis Christian, Bertoldo Davide, 山崎 祥他, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2017年5月

  7. DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着確立における核膜孔複合体の関与

    折原 行希, 尾間 由佳子, 小西 辰則, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2017年5月

  8. 遺伝子ノックアウト細胞を用いたヒストンバリアントH2A.Zの機能解析

    成宮 巧, 日下部 将之, 高橋 大輔, 奥 裕之, 堀越 直樹, 胡桃坂 仁志, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2017年5月

  9. INO80クロマチンリモデリング複合体によるHO-1発現制御 アクチンファミリーの機能解析と人為的操作の試み

    秋山 祐亮, 高橋 裕一朗, 村上 寛和, Heinis Christian, 加藤 恭丈, 五十嵐 和彦, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2016年9月

  10. 酵母から学ぶ遺伝子発現制御システム クロマチンおよび細胞核の構造による遺伝子発現の階層的制御

    原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2016年9月

  11. 11q23染色体転座医形成の分子機構

    孫 継英, 木野村 愛子, 原田 昌彦, 井倉 毅, 田代 聡

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2016年9月

  12. 遺伝学的相補解析を用いたヒストンバリアントH2A.Zの機能解析

    日下部 将之, 堀越 直樹, 奥 裕之, 堀 哲也, 深川 竜郎, 胡桃坂 仁志, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2016年9月

  13. ヒストンH2A.Zの修飾はマウス受精卵と体細胞核移植胚の前核形成に関与する

    中家 雅隆, 中前 壮一郎, 日下部 将之, 原田 昌彦, 三谷 匡

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2016年5月

  14. DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着への核膜タンパク質の関与

    折原 行希, 尾間 由佳子, 小西 辰紀, 堀籠 智洋, Gasser Susan, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2015年12月

  15. 酸化ストレス応答遺伝子HO-1発現へのINO80クロマチンリモデリング複合体の関与 遺伝子欠損細胞とbicyclic peptideを用いた解析

    秋山 祐亮, 高橋 裕一郎, 村上 寛和, Heinis Christian, 加藤 恭丈, 五十嵐 和彦, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2015年12月

  16. 遺伝学的相補解析によるヒストンバリアントH2A.Zの機能ドメインと進化的保存性の解析

    高橋 大輔, 日下部 将之, 奥 裕之, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2015年12月

  17. 染色体の転座における染色体リモデリング因子の関与(Involvement of a chromatin remodeling factor in chromosomal translocations)

    孫 継英, 木野村 愛子, 原田 昌彦, 井倉 毅, 田代 聡

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2015年12月

  18. クロマチン構造の階層的変換によるゲノム機能制御メカニズム アクチンファミリーによるクロマチン構造の階層的変換

    原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2015年12月

  19. 環境への細胞応答とエピゲノム 転写開始部位におけるH2A.Zヌクレオソームの構造的な多様性(Structural diversity of H2A.Z nucleosomes at the transcription start site)

    堀越 直樹, 佐藤 浩一, 島田 桂丞, 有村 泰宏, 越阪部 晃永, 田口 裕之, 立和名 博昭, 林 陽子, 高中, 岩崎 わかな, 香川 亘, 原田 昌彦, 木村 宏, 胡桃坂 仁志

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2014年10月

  20. 核構造タンパク質によるクロマチン時空間制御の理解とマニピュレーション introduction アクチンファミリーによる細胞核とクロマチンの機能構造制御

    原田 昌彦, 山崎 祥他, 日下部 将之, 高橋 裕一朗, 尾間 由佳子

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2014年10月

  21. 細胞分化における核内アクチンの機能解析

    山本 浩志, 山崎 祥他, 十川 久美子, 徳永 万喜洋, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2014年10月

  22. 核内アクチンダイナミクスの制御機構と機能

    山崎 祥他, 十川 久美子, 徳永 万喜洋, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2014年10月

  23. 遺伝子欠損細胞を用いたヒストンバリアントH2A.Zアイソフォームの機能解析

    日下部 将之, 堀 哲也, 松田 涼, 奥 裕之, 胡桃坂 仁志, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2014年10月

  24. ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤による体細胞核移植卵子におけるヒストンH2Aバリアントの動態制御

    中家 雅隆, 東 里香, 安齋 政幸, 岸上 哲士, 細井 美彦, 原田 昌彦, 三谷 匡

    The Journal of Reproduction and Development 2014年8月

  25. ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤による体細胞核移植卵子におけるヒストンH2Aバリアントの動態制御

    中家 雅隆, 東 里香, 安齋 政幸, 岸上 哲士, 細井 美彦, 原田 昌彦, 三谷 匡

    Journal of Mammalian Ova Research 2014年4月

  26. 細胞核内構造体の構築原理と高次生命機能 アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成

    原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2013年9月

  27. 酸化ストレス条件におけるヒトINO80複合体の遺伝子発現制御への関与の解析

    高橋 裕一朗, 松田 涼, 加藤 恭丈, 五十嵐 和彦, 西嶋 仁, 柴原 慶一, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2013年9月

  28. 転写制御におけるヒストンバリアントH2A.Zアイソフォームの機能解析

    日下部 将之, 松田 涼, 北村 大志, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    生化学 2013年8月

  29. DNA損傷応答におけるヒストンH2AXとH2AZのアセチル化クロストーク

    松田 涼, 井倉 正枝, 原田 昌彦, 田代 聡, 井倉 毅

    日本放射線影響学会大会講演要旨集 2012年9月

  30. 染色体転座形成の分子機構の解明

    孫 継英, 尾間 由佳子, 原田 昌彦, 木野村 愛子, 鈴木 秀和, 井倉 毅, 水谷 修紀, 田代 聡

    日本放射線影響学会大会講演要旨集 2012年9月

  31. DNA損傷応答におけるヒストンバリアントH2A.Z-2交換反応の制御機構

    西淵 いくの, 田代 聡, 鈴木 秀和, 木野村 愛子, 孫 継英, 原田 昌彦, 永田 靖

    日本医学放射線学会学術集会抄録集 2012年2月

  32. 染色体転座形成におけるDSBs修復関連タンパク質の役割

    孫 継英, 尾間 由佳子, 原田 昌彦, 河野 一輝, 島 弘季, 木野村 愛子, 井倉 毅, 鈴木 秀和, 水谷 修紀, Kanaar Roland, 田代 聡

    日本放射線影響学会大会講演要旨集 2011年11月

  33. 膜タンパク質の構造・機能から見るオルガネラの進化 核膜孔複合体とクロマチンの相互作用によるゲノム機能制御とその進化

    原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2010年12月

  34. 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の機能解析

    北村 大志, 大渕 恵理, 田辺 秀之, 小布施 力史, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2010年12月

  35. ヒト染色体安定性維持におけるINO80クロマチンリモデリング複合体の機能解析

    尾間 由佳子, 若林 一陽, 島田 健士, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2010年12月

  36. 遺伝子破壊細胞によるヒストンバリアントH2A.Zアイソフォームの機能解析

    松田 涼, 堀 哲也, 竹内 康造, 北村 大志, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 2010年12月

  37. 核内構造・核内外輸送 アクチン関連タンパク質Arp6のクロマチン構造変換および核構造構築への関与(Nuclear structure and transport Actin-related protein Arp6 contributes to both chromatin modulation and nuclear organization through independent machineries)

    吉田 貴人, 島田 健士, 尾間 由佳子, 秋村 和美, 久郷 和人, 太田 邦史, Gasser Susan, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2010年5月

  38. ヒストンバリアントH2A.Zにおけるアイソフォームの存在とその機能解析

    松田 涼, 北村 大志, 加茂 真理子, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 2009年9月

  39. マウス体細胞核移植由来卵子におけるクロマチンリモデリング複合体、SWR1複合体の構成因子の発現

    西山 有依, 森田 真裕, 安齋 政幸, 加藤 博巳, 細井 美彦, 原田 昌彦, 三谷 匡, 入谷 明

    The Journal of Reproduction and Development 2009年8月

  40. 細胞骨格、核膜と核機能の連係 アクチン関連タンパク質Arp6の核膜との機能的相互作用およびクロマチン核内配置への関与(Interactions of nuclear functions with nuclear envelopes and cytoskeltons Functional association of the actin-related protein Arp6 with the nuclear envelope and contribution to spatial arrangement

    吉田 貴人, 島田 健士, 尾間 由佳子, 秋村 和美, 岩橋 均, 久郷 和人, 太田 邦史, Gasser Susan, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2009年5月

  41. ヒストンバリアントH2AZアイソフォームの欠損細胞の作成とクロマチン・染色体構築における機能解析

    松田 涼, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    生化学 2008年6月

  42. INO80クロマチンリモデリング複合体はDNA複製の再開に必要である

    尾間 由佳子, 島田 健士, 久郷 和人, 太田 邦史, Gasser Susan M, 原田 昌彦

    生化学 2008年6月

  43. ヒトアクチン関連タンパク質hArp8の分裂期染色体分配への関与(The actin-related protein hArp8 accumulates and functions on mitotic chromosomes)

    岡 麻子, 青山 直樹, 北山 久美子, 原田 昌彦

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 2008年6月

  44. ヒストンバリアントH2AZアイソフォームの同定と機能解析

    松田 涼, 堀 哲也, 深川 竜郎, 原田 昌彦

    生化学 2007年7月

  45. 細胞核構造構築のダイナミクス クロマチン及び核組織化に関与するアクチン関連タンパク質(Actin-related proteins involved in chromatin and nuclear organization)

    吉田 貴人, 島田 健士, 久郷 和人, 太田 邦史, Gasser Susan, 原田 昌彦

    日本発生生物学会・日本細胞生物学会合同大会要旨集 2007年5月

  46. 黄色ブドウ球菌のロイコシジンはヒト多型核白血球膜のラフト上で膜孔オリゴマーを形成する

    金子 淳, 神尾 好是, 西山 晃史, 原田 昌彦

    日本細菌学雑誌 2006年2月

  47. 細胞核におけるアクチンファミリーの多様な機能

    原田 昌彦

    蛋白質核酸酵素 2004年3月

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    近年,アクチンファミリーがアクチンとアクチン関連蛋白質(Arp)によって構成されることが知られるようになった.そして,アクチンが細胞質と細胞核をシャトル(行き来)していることや,細胞核に局在するArpの存在も明らかにされている.最近では,アクチンファミリーがクロマチン構造を変換する複合体に広く含まれていることや,さまざまな細胞核・クロマチンの機能に関与することが報告されるなど,細胞核におけるアクチンファミリーの多様かつ重要な役割が明らかにされつつある

  48. 出芽酵母及びヒトの細胞核で機能するアクチン関連タンパク質Arp4サブファミリーの解析

    尾間 由佳子, 望月 亮, 砂田 理恵, 西森 克彦, 原田 昌彦

    生化学 2003年12月

  49. 核基盤構造の機能とダイナミクス 核・クロマチンの機能構造とアクチン関連タンパク質

    原田 昌彦, 大渕 恵理, 砂田 理恵, 新井 望, 西森 克彦, 尾間 由佳子

    生化学 2002年8月

  50. 脊椎動物の核に局在するアクチン関連タンパク質Arp6のヘテロクロマチン形成への関与

    大渕 恵理, 加藤 愛, 佐々木 光穂, 西森 克彦, 原田 昌彦

    生化学 2002年8月

  51. 脳特異的に発現するアクチン関連タンパク質による遺伝子発現制御の解析

    尾間 由佳子, 黒田 有希子, 西森 克彦, 原田 昌彦

    生化学 2002年8月

  52. 核・クロマチンの機能構造 アクチン関連タンパク質からのアプローチ

    原田 昌彦

    生化学 2001年12月

  53. ニワトリDNAトポイソメラーゼIIα及びβの細胞周期による発現の比較

    新美 敦子, 原田 昌彦, 水野 重樹

    生化学 1999年8月

  54. 出芽酵母の核に局在するアクチンファミリーAct3pと相互作用するタンパク質の解析

    原田 昌彦

    生化学 1996年7月

  55. DNA-タンパク質複合体形成を利用した彎曲DNAのクローニング

    原田 昌彦

    生化学 1991年10月

  56. W-proteinの免疫学的検出と湾曲反復DNAへの結合特異性について

    原田 昌彦

    生化学 1989年8月

  57. ニワトリのW染色体に特異的な反復配列に高親和性結合を示すタンパク質("W-protein")の精製と結合特異性

    原田 昌彦

    生化学 1987年8月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 46

  1. 不活性溶媒と光技術による微生物迅速培養法の開発

    小川 雄一, 原田 昌彦, 菊池 正二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Kyoto University

    2021年4月5日 ~ 2024年3月31日

  2. 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

    原田 昌彦, 堀籠 智洋

    2021年4月1日 ~ 2024年3月31日

  3. 高強度テラヘルツ光が誘起するタンパク質構造変換に基づくゲノム機能制御技術の開発

    原田 昌彦, 保科 宏道

    2020年7月30日 ~ 2023年3月31日

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    遺伝子の発現やDNA損傷修復は、ヒストンや核内アクチンの会合と解離のダイナミクスによって制御されている。すなわち、クロマチン構造や細胞核構造のダイナミクスの操作により、様々なゲノム機能の人為的な制御が可能になると期待される。本研究では、特定波長の高強度テラヘルツ(THz)光の細胞への照射によって、このような細胞内のタンパク質会合体のダイナミクスを制御することにより、ゲノム機能を操作する新規手法の技術基盤開発を行うことを目的とした。THz光は、照射している間には細胞に均等に作用させることができ、照射を止めることで作用を容易に解消することができ、また様々な生物に普遍的に利用可能であることが期待される。テラヘルツ光のアクチン水溶液への照射によって、単量体アクチンの繊維状アクチンへの重合が、テラヘルツ光照射によって促進することが示された。さらに生細胞にテラヘルツ光を照射し、細胞内のアクチン動態や細胞周期の変化などを観察した。その結果、テラヘルツ光照射により、細胞質のアクチンの繊維化が促進されることがSiR-アクチン染色した細胞の蛍光顕微鏡観察によって示された。さらに、アクチンの重合と脱重合のダイナミクスが重要な役割を果たしている細胞周期過程である細胞質分裂について、生細胞へのテラヘルツ光照射影響を解析した。その結果、テラヘルツ光照射が、細胞質分裂の進行を阻害することが示された。この発見は、将来的なテラヘルツ光の医療応用にもつながるものである。

  4. ヒストンバリアントH2A.Z非ゲノム情報の複製における分子機構と制御クロストーク

    原田 昌彦

    2020年11月19日 ~ 2022年3月31日

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    ヒストンバリアントのクロマチンへの導入は、遺伝子機能の制御に重要なメカニズムの一つである。H2AヒストンのバリアントであるH2A.Zは、ゲノムの特定領域に導入されることで遺伝子の発現制御を行うことが知られている。さらにH2A.Zは、発生・分化・細胞がん化などの高次生命機能の発現にも重要な役割を果たす。しかし、ヒストンバリアントH2A.Zがクロマチン上の特定領域に導入される分子メカニズムや、複製後もこのH2A.Zの非ゲノム情報が維持される機構は不明なままであり、H2A.Zがどのように高次生命機能の制御に関わるかについての分子機構は十分に解明されていない。本研究では、これらの問題の解決を目指し、 H2A.Z遺伝子破壊酵母株やテトラサイクリン誘導的にヒストンバリアントH2A.Z発現をシャットダウンできる脊椎動物培養細胞(DT40細胞)などを用いて解析を開始した。さらに本研究を進める中で開発された、デグロンによって一過的にH2A.Zを分解可能な線虫株を用いた解析も行った。前年度に引き続き、クロマチン免疫沈降法と次世代シークエンサーを用いたChIP-seq法でH2A.Z導入を解析し、外的環境変化に対応した遺伝子発現変化と合わせて解析したところ、H2A.Zが遺伝子発現における環境応答に重要な役割を果たすことが示された。また、線虫株で一過的にH2A.Zを発現して発生を観察することにより、線虫においてH2A.Zが発生や、生殖腺の分化に重要な役割を果たすことが示された。このデグロン分解系を導入した線虫のシステムは、今後、H2A.Zの高次生命機能発現への関与を解析する上で有用であることが示された。

  5. 青色光の昆虫に対する傷害メカニズムの細胞・分子レベル解析

    堀 雅敏, 麻生 久, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2018年4月1日 ~ 2022年3月31日

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    先行研究で、青色光(400-500 nm)の殺虫効果を発見したが、メカニズムの詳細は多くが未解明であった。そこで本研究では、細胞レベルでメカニズムを解析した。ショウジョウバエ胚由来S2細胞に様々な波長の光を照射したところ、375 nmのUVAと405-470 nmの青色光は細胞増殖を抑制することが明らかになった。また、青色光でも短波長と長波長側では作用機構が異なることを発見した。作用の違いはエネルギーの違いによるものではなく、短波長側はアポトーシスにより速やかに細胞死を生じさせるのに対して、長波長側ではアポトーシスは起きず、G2/M期で異常細胞が生じ、細胞周期が停止することを明らかにした。

  6. 不活性溶媒を利用した迅速培養技術の探索

    小川 雄一, 原田 昌彦, 菊池 正二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Kyoto University

    2019年6月28日 ~ 2021年3月31日

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    細菌の増殖能を迅速かつ定量的にモニタリングする方法として,近接タイプのアレイ型センサを用い,培地中の細菌増殖を精度よく計測する手法を構築することに成功した。さらに,パーフルオロカーボンと培地の境界部で細菌増殖が盛んになることを見出し,界面での局所的な相互作用が細菌増殖能に影響を与えている事を示唆する結果を得た。培地中の成分の組成について,LC-MS/MSで分析したところ,パーフルオロカーボンの添加により,特定の成分で顕著に増減する傾向が確認され,開発した評価系と組成分析を組み合わせることで,不活性溶剤添加による詳細なメカニズム解明が可能になるとの知見を得た。

  7. アクチンファミリーによるヒストンダイナミクス制御の解明と応用展開

    原田 昌彦, 太田 邦史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2018年4月1日 ~ 2021年3月31日

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    ヒストンバリアントH2A.Zは、クロマチンに導入・排除されることで多くの遺伝子の転写制御に関わる。しかし,H2A.Z導入・排除のダイナミクスの制御機構は不明であった。H2A.Zノックアウト細胞および核内アクチンファミリー変異細胞を用いたクロマチン免疫沈降法などにより、核内アクチンファミリーがH2A.Z機能に関与することが示された。さらに、アクチンファミリーArp6, Arp8に特異的に結合する複数の二重環状ペプチド(bicyclic peptide)を細胞に導入し、H2A.Zの導入および排除の分子機構の一端を明らかにした。

  8. クロマチン動構造の国際共同研究ネットワーク形成

    胡桃坂 仁志, 木村 宏, 小布施 力史, 原口 徳子, 米田 悦啓, 徳永 万喜洋, 河野 秀俊, 斉藤 典子, 大川 恭行, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関:Waseda University

    2015年11月6日 ~ 2018年3月31日

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    真核生物のゲノムDNAは、クロマチンと呼ばれる分子複合体として、細胞核内に存在している。転写、複製、組換え、修復などの過程において、生物がクロマチンによる障壁を乗り越えるためには、クロマチンが動的に変換しうる性質を持つことが必要である。そこで本研究では、ヒストンバリアントと修飾、クロマチン相互作用因子、核内構造体などが織りなす、生命現象を司るクロマチン構造とその動態の実体を明らかにするために、国際連携ネットワーク体制を構築することを目的として、研究活動を支援した。

  9. 細胞核内アクチンの人為的操作に基づく遺伝子初期化機構の理解と制御技術基盤の創出

    原田 昌彦, 三谷 匡

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2015年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    本研究では、人為的に形成した核内アクチン繊維がクロマチンと相互作用すること、また核内アクチン繊維の形成によって、Wnt/beta-cateninシグナルにも影響を及ぼすことを見出した。Wnt/beta-cateninシグナルは遺伝子初期化や細胞分化にも重要な役割を果たすことが知られているが、本研究において、遺伝子初期化に重要なOCT4遺伝子の発現が核内アクチン繊維によって制御されていることが示された。さらにG-アクチンあるいはF-アクチンに結合するbicyclic peptideをスクリーニングによって得て、これらが細胞核のアクチンフィラメントの人為制御に利用できる可能性を示した。

  10. 核内アクチンファミリーのゲノム安定性維持への寄与解明と結合ペプチドによる機能操作

    原田 昌彦, 太田 邦史, 田代 聡, 清田 洋正

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2015年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    出芽酵母のArp4の変異体の解析により、細胞核内のアクチンファミリーが、クロマチンリモデリング複合体の構成因子として、DNA損傷修復のエピジェネティック制御に関与することを示した。また、核内アクチンファミリーに結合する二重環状ペプチドのスクリーニングにより、単量体アクチン(G-actin)および重合アクチン(F-actin)、さらに核内アクチン関連タンパク質Arp5, Arp8に高親和結合する二重環状ペプチドを取得した。さらにこれらを生細胞内に導入することで、これらの核内アクチンファミリーの機能解析と操作を行った。

  11. 核内構造体とのインタープレイによるクロマチン動構造の制御

    斉藤 典子, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    2013年6月28日 ~ 2018年3月31日

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    クロマチンは細胞核内で、様々な構造体に囲まれて存在する。核内構造体はRNA-タンパク質複合体で、核内事象に関わる因子群を含む。本研究では、構造体がクロマチン制御にどのように機能するかを明らかにすることを目的として、構造体とクロマチンをつなげる因子群の解析を行った。その結果、乳がんに関わる核内ノンコーディングRNAを同定し、これが新規の核内構造体を形成して転写制御にかかわることなどを見いだした。また、核小体の構造と機能に寄与する因子を複数同定し、これらや核内アクチン関連タンパク質の解析を行った。クロマチン動構造の制御に、核内構造体とのインタープレイが重要な役割を持つことを明らかにした。

  12. 動的クロマチン構造と機能

    胡桃坂 仁志, 木村 宏, 小布施 力史, 原口 徳子, 米田 悦啓, 徳永 万喜洋, 河野 秀俊, 斉藤 典子, 大川 恭行, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関:Waseda University

    2013年6月28日 ~ 2018年3月31日

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    真核生物の生命活動は、クロマチンとして細胞核に収納されているゲノムDNAに記された遺伝情報によって制御されている。そのため本領域では、“動的クロマチン構造と機能”を解明することによって、生物がDNAを遺伝情報として利用する仕組みについて新しい概念を創出することを目指した。総括班として行う本研究課題は、研究領域全体が円滑に推進され、領域全体として最大の成果が得られるように、研究代表者である胡桃坂が、9名の連携研究者と協力して、様々な支援活動を行った。そして、生命活動の源である、遺伝情報の発現と収納を支える“動的クロマチン”の分子・構造基盤を理解することを目指して研究活動の支援を行った。

  13. 転写サイクルにおけるクロマチンリモデリング複合体の動的リサイクルの解明

    原田 昌彦

    2015年4月1日 ~ 2017年3月31日

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    細胞核内でゲノムが形成するクロマチン構造が、転写を含む様々な転写サイクルを制御している。本研究では、クロマチンリモデリング複合体の転写サイクルへの関与について解析を行なった。特に、クロマチンリモデリング複合体に含まれるアクチン関連タンパク質の分子数は、クロマイチンリモデリング複合体の多様な機能と比べて、著しく分子数が少ないことや、進化的な保存性が高い。そこで、本研究では、これらのアクチン関連タンパク質(actin-related protein; Arp)に特に注目して、解析を行なった。1分子イメージングによって、INO80複合対中のArp5, Arp8、Arp4の挙動を比較解析したところ、これらが異なった細胞核内動態示した。また、Arp5, Arp8の遺伝子破壊細胞の表現形の比較によっても、これらのArpが複合体中で、特異的な機能を有することが示された。たとえば、Arp8は複合体のクロマチン結合に必要なのに対し、Arp5は複合体の活性化に必要であった。Arp5, Arp8の核内機能をさらに解析するために、bicyclic peptideを利用した。bicyclic peptideを細胞に導入し、INO80複合体の活性を解析したところ、これらのpeptideによってINO80複合体の活性が抑制されることが示された。がん細胞ではINO80複合体の活性が更新されていることが報告されているが、これらのbicyclic peptideによるがん細胞の増殖抑制の可能性も示された。今後、さらにArp5とArp8に対するbicyclic peptideの作用の違いなどについても解析を進める予定である。

  14. マウスES細胞の酸化ストレス応答におけるABCトランスポーター・Bcrp1の役割

    三谷 匡, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Kindai University

    2014年4月1日 ~ 2017年3月31日

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    幹細胞の指標の一つであるside population (SP)細胞をつくり出す責任分子ABCトランスポーター・Bcrp1 (ABCG2)がES細胞における酸化ストレス応答で果たす役割について検討した。その結果、(1)ES細胞特異的なBcrp1 mRNAアイソフォームの転写活性化因子、(2)ES細胞でのBcrp1発現によるSP細胞亜集団の生成、(3)酸化ストレスに対するBcrp1の発現誘導と未分化維持、(4)3D-FISHによる初期胚とES細胞における核内クロマチン構造の視覚化などについて新たな知見が得られた。

  15. クロマチン変換因子INO80による染色体転座形成の制御

    孫 継英, 原田 昌彦, 田代 聡

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Hiroshima University

    2014年4月1日 ~ 2017年3月31日

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    染色体転座は放射線や化学物質などによるDNA二本鎖切断の誘導とその修復エラーにより形成されると考えられているが、その詳細は未だ不明である。我々は、抗がん剤エトポシドによる11q23転座形成をモデルシステムとして、染色体転座形成の分子機構の解明に取り込んだ。本研究では、クロマチン構造変換因子INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域(BCR)への過剰な集積を促進すること、及びDNA損傷修復に関与するリン酸化酵素ATMがINO80複合体の構成因子をリン酸化することによりINO80及びRAD51の11q23 BCRへの過剰な集積を抑制し、転座形成を阻止することを明らかにした。

  16. 細胞核内に人為的に作成したアクチン繊維によるエピジェネティック操作基盤の創出

    原田 昌彦, 三谷 匡

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2013年4月1日 ~ 2016年3月31日

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    培養細胞の核内にアクチン繊維を人為的に誘導し、遺伝子の発現を解析したところ、OCT4を含む多数の遺伝子の発現変化が観察された。Wnt/beta-cateninシグナルに核内アクチン繊維が影響を与えている可能性を考えて解析を行ったところ、核内アクチン繊維がbeta-cateninの核内蓄積を引き起こすとともに、クロマチンに結合してwnt/beta-cateninターゲット遺伝子を活性化させることが示された。

  17. DNA修復におけるクロマチンと細胞核の機能:アクチンファミリーによる解析と展開

    原田 昌彦, 太田 邦史, 田代 聡, 清田 洋正

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2012年4月1日 ~ 2016年3月31日

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    Arp4, Arp6を含むSWRクロマチンリモデリング複合体、およびArp4, Arp5, Arp8を含むINO80クロマチンリモデリング複合体のDNA損傷修復への関与の解析を行った。その結果、これらが損傷DNAの核内空間配置の決定を介して、DNA損傷修復に関与することが示された。また、これらの核内アクチンファミリーに結合するペプチドのスクリーニングを行い、高親和性結合を示すペプチドを得た。

  18. ゲノム変動を制御するクロマチン核内空間配置メカニズムの解明

    原田 昌彦

    2013年4月1日 ~ 2015年3月31日

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    生物がゲノムを安定的に維持する上で、DNAの二本の鎖が同時に切断を受ける二重鎖切断(DSB)は大きな脅威である。そのため、核内では様々な機構によってDSBの安全な修復が図られている。しかし、切断修復が困難な場合、細胞の戦略の一つとして、大規模染色体再構成(gross chromosome recombination; GCR)がある。GCRは、ゲノム変動の一因となり、進化の原動力ともなる。しかしその一方で、GCRの頻度が上昇することでゲノムは不安定となり、染色体異常を引き起こす。ヒトの場合には、がんや遺伝病などを引き起こすこととなる。したがって、GCRは通常は抑制されているが、その抑制機構については不明な点が多い。我々は、出芽酵母を持てる系として、クロマチン核内配置とGCR抑制との関連、およびその分子機構を明らかにすることを目的として研究をすすめた。HOエンドヌクレアーゼを誘導的に発現することでゲノム上に一カ所のDSBを導入できる出芽酵母を用いて、DSBの核内局在の変化と、その分子機構について解析を行った。その結果、DSBが核膜タンパク質である核膜孔複合体(NPS)、あるいはMps3に結合することにより、核膜近傍に移行することが観察された。SWR1クロマチンリモデリング複合体機能を欠損した酵母株では、NPCおよびMps3とDSBとの結合が失われた。一方で、INO80クロマチンリモデリング複合体の機能を欠損した酵母株では、DSBとMps3の結合のみが失わせた。これらの結果は、これらのクロマチンリモデリング複合体が、異なったメカニズムでDSBの核内空間配置に寄与することを示している。

  19. 転写サイクルにおけるクロマチンリモデリング複合体のリサイクル機構の解明

    原田 昌彦

    2013年4月1日 ~ 2015年3月31日

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    ゲノムは核内でクロマチンを形成して収納されており、このクロマチン構造が転写開始、伸長などを含む様々な転写サイクルの制御に関与している。これまでに、クロマチン構造を変換するクロマチンリモデリング複合体が、この転写サイクル制御に関わっていることが示されている。しかし、細胞あたりのクロマチンリモデリング複合体の分子数は、これらの複合体の機能を考えると著しく少ない。このところから、転写サイクルの過程では、クロマチンリモデリング複合体の形成、クロマチン結合・解離、複合体の解消といった、リサイクルが活発に行われていることを示唆している。本研究では、転写サイクルにおけるクロマチンリモデリング複合体のリサイクルとその機構を明らかにすることを目的として研究を進めた。INO80クロマチンリモデリング複合体の構成因子であるIno80, Arp5, Arp8に注目して解析を行った。まず、大腸菌で発現、精製したArp8を用いた解析を行った。ゲルシフト解析やArp8ノックアウト細胞の解析によって、Arp8が一本鎖DNAに高親和結合することをはじめて明らかにした。また、十川計画研究班員との共同研究により、Ino80, Arp5, Arp8のFRAP解析および一分子解析を行った。その結果、これらのINO80クロマチンリモデリング複合体の構成因子が、それぞれ核内で異なった挙動を示すことが明らかとなった。この結果は、INO80クロマチンリモデリング複合体の構成因子が、転写サイクルの進行に伴って解離・形成を繰り返して機能している可能性を示している。

  20. クロマチンの機能場形成と核内空間配置におけるアクチン関連タンパク質の役割解明

    原田 昌彦

    2011年4月1日 ~ 2013年3月31日

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    生物のゲノム機能に重要なエピジェネティック制御には、クロマチンの構造に加え、核内空間へのゲノムの収納が重要な役割を果たしている。しかし、核構造形成の基本原理や分子メカニズムには不明な点が多い。我々は、細胞核に局在するアクチン関連タンパク質(Arp)の存在を見出し、これらの核内Arpがクロマチンレベルおよび細胞核レベルで、核内時空間場の制御に重要な役割を果たすことを示した。また、核内のArp6が、ヒストンバリアントH2A.Zのクロマチン導入に関与しているほか、ミオシンファミリー分子とも相互作用することも見出した。本研究では、核内部の「空間」の構築と、分化に伴う細胞核の「時系列」変化において、核内のアクチン関連タンパク質が、これらの核内タンパク質と共に、どのように機能しているかをさらに解析した。その結果、Arp6が細胞核内のクロマチン空間配置に関与することを明らかにした。また、Arp5およびArp8をノックアウトした細胞株を作成して解析することにより、これらのアクチン関連タンパク質がゲノム安定性維持に関与することや、細胞のストレスに応答した遺伝子発現制御に関与することなどを見出した。さらに、H2A.Zをノックアウトした細胞株を作成し、H2A.Zが核内のクロマチン空間配置に関与することも明らかにした。このような機能の他にも、H2A.Zが環境に応答して遺伝子発現が変化する多くの遺伝子領域に取り込まれており、これらの遺伝子発現制御に広く関与していることを見出した。

  21. マウス体細胞核移植卵子のリプログラミングを制御する核内高次構造の動態と機能の解明

    三谷 匡, 原田 昌彦, 田辺 秀之

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Kinki University

    2011年 ~ 2013年

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    体細胞核移植(SCNT)卵子の初期発生における核内高次構造やクロマチンリモデリングの動態とヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤による影響について検証した。その結果、(1)受精卵とSCNT胚の初期発生におけるヒストン構成の差異、(2)HDAC阻害剤によるヒストン置換効果、(3)HDAC阻害剤の種類や細胞種におけるヒストンバリアントの置換に対する応答性の差異などについて新たな知見が得られた。

  22. エタノール発酵責任遺伝子群の新規エピジェネティック制御機構の解明と応用展開

    原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2011年 ~ 2012年

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    出芽酵母のアクチン関連タンパク質(Arp)であるARP6遺伝子を欠損させ、エタノール発酵関連遺伝子の遺伝子発現変化と、遺伝子の空間配置の変化を解析した。また、Arp6を人為的に結合したクロマチンが核膜孔複合体に結合すること、ヒストンバリアントH2A.Zを人為的に結合したクロマチンが核膜タンパク質Mps3に結合することを明らかにし、これらの核膜タンパク質が遺伝子の細胞核内の空間配置に関与することを示した。

  23. ゲノム安定性を制御するエピジェネティック分子機構の同定と解析

    原田 昌彦, 太田 邦史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2009年 ~ 2011年

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    真核生物のゲノムはヒストンに結合してクロマチンを形成し、さらに細胞核に収納されている。このようなクロマチン・細胞核の構造が、エピジェネティック制御の基盤となっている。ゲノムは安定に維持される必要があり、ここにもエピジェネティック制御が関与しているが、その詳細は知られていない。本研究では、INO80クロマチンリモデリング複合体やヒストンアセチル化複合体が、ゲノム安定性維持において、進化的に保存された重要な機能を有することを示した。

  24. 細胞核の内部構造構築とダイナミクスにおけるアクチン関連タンパク質の機能解明

    原田 昌彦

    2009年 ~ 2010年

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    真核生物のゲノム機能調節に重要なエピジェネティック制御において、細胞核は重要な役割を果たしている。細胞核は、高度に組織化・区画化された構造体であり、この構造に基づくクロマチンの核内収納がその分子基盤となっている。申請者はこれまでに、アクチンに進化的・構造的に関連性を有するアクチン関連タンパク質が、核内部の構造構築に重要であることを見致している。本研究では、どのようにアクチン関連タンパク質が細胞核の内部構造構築に寄与しているかについて、その分子機構を明らかにすることを目的とした。連帯研究者である、近畿大学の三谷匡、および海外研究協力者であるFriedrich Miescher Institute(スイス)のDr.Susan Gasserおよびカレル大(チェコ)のDr.Pavel Hozakと共に、研究を実施した。ニワトリDT40細胞を用いてアクチン関連タンパク質Arp6を破壊し、染色体テリトリーの核内配置を解析したところ、放射状配置に異常が観察された。ヒストンバリアントH2A.ZはArp6によりクロマチンに導入されるが、H2A.Z破壊細胞では、Arp6破壊細胞に比べて、放射状配置の異常の程度は低かったことから、Arp6がH2A.Z非依存性および依存性の二つの経路で、細胞核内部のクロマチン空間配置に重要な役割を果たすことを明らかにすることができた。この分子機構を解明する目的でプロテオミクス解析を行い、協調的に機能するタンパク質の複数の候補を得ることができた。今後、このタンパク質の解析も同時に行う予定である。

  25. 細胞核内のミオシン‐アクチンモーターによるゲノム機能制御機構の解明とその応用

    原田 昌彦

    2009年 ~ 2010年

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    細胞質のミオシンとアクチンによる分子モーターシステムは、細胞運動や物質の輸送に重要な役割を果たしている。研究代表者らは、アクチンファミリー分子が細胞核内に存在しており、クロマチン・細胞核内の機能構造に重要な役割を果たしていることを見出している。一方で、本研究の海外研究協力者であるカレル大(チェコ)のDr.PavelHozakは、細胞核内のミオシンファミリーを見出し、遺伝子発現にこのミオシンモーターが関与することを報告している。本研究では、核内のミオシン-アクチンファミリーによるゲノム機能制御の分子機構を解明すると共に、その機構を利用した人工的な転写・分化・再生の制御に向けての応用展開を図ることを目的としている。細胞核に局在するアクチン関連タンパク質であるArp6を破壊した細胞をDT40細胞を用いて作成し、核ミオシンのダイナミクスをFRAP(消光後蛍光回復測定)によって解析したところ、そのダイナミクスに変化が観察された。また、Arp6ノックダウンによっても変化が観察された。Arp6と核内ミオシンの相互作用は、培養細胞中でタグを付加したタンパク質を免疫沈降法によって解析することで確認された。さらに、遺伝子の人工的な制御に向け、複数のコンストラクトを作成し、その機能の確認を行った。これらの研究により、細胞核内のアクチンーミオシンファミリーによるゲノム機能制御の存在と、その応用展開における重要な知見が得られた。

  26. 細胞核内部アーキテクチャーの分子構築とクロマチン機能制御メカニズム

    原田 昌彦, 筒井 研

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

    研究機関:Tohoku University

    2004年 ~ 2008年

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    真核生物ゲノムの機能制御には、クロマチンと細胞核が中心的な役割を果たしている。本研究では、細胞核に局在するアクチンファミリーであるアクチン関連タンパク質(actin-related protein ; Arp)に主に焦点を当て、細胞核の内部構造の分子構築がどのようにクロマチンやゲノムの機能に関与しているかを明らかにすることを目的として研究を進めた。その結果、クロマチンや細胞核の構築において、Arpが様々な分子機構で関与することを明らかにすることができた。

  27. リン酸化シグナル伝達の調節統合メカニズム

    内田 隆史, 原田 昌彦, 伊藤 知彦, 内田 千代子, 高橋 勝彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

    研究機関:Tohoku University

    2004年 ~ 2008年

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    タンパク質のリン酸化は、細胞周期、細胞内シグナル伝達、微小管重合など多様な細胞機能に関与する。我々は、Pin1 が癌やアルツハイマー病に関わる機構の解明を継続して行うとともに、これら以外の加齢疾患の発症にも関わることを明らかにした。またリン酸化タンパク質の機能を制御する分子としてGas7 を発見し、Gas7 が、リン酸化タウを介して微小管重合を促進する、脳特異的タンパク質であること、また、アルツハイマー病で激減していることを明らかにした。

  28. ゲノムの情報発現・分配・修復における細胞核アクチン関連タンパク質の機能解析

    原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2006年 ~ 2007年

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    本研究では、ヒトの細胞核に局在するアクチン関連タンパク質であるhArp5をノックダウンしたところ、DNA修復能が低下することを見出した。hArp5は核内でクロマチンリモデリング酵素であるhIno80と相互作用しており、hIno80と強調して、ヒストンH2AXのリン酸化修飾に関与することも明らかにした。さらに、hArp5は細胞核と細胞質をシャトルするタンパク質であることを見出し、このシャトルがhArp5の機能制御に関与する可能性を示した。また、hArp5のDNA修復への関与を解析する目的で、siRNAを用いてHeLa細胞のhArp5発現を抑制した。この細胞はDNA損傷への感受性が増大しているが、hArp5抗体を用いた解析からは、DNA損傷時にhArp5の核内局在に変化は観察されなかった。しかし、γ-H2AXに対する抗体で免疫染色およびウエスタンブロットを行ったところ、hArp5のノックダウンによってDNA損傷に伴うγ-H2AXの集積が阻害されることが示された。一方、hArp5を過剰発現した細胞では、DNA損傷に伴うγ-H2AXの集積が亢進していた。この結果は、hArp5がH2AXのリン酸化の機構を介してDNA修復に関与している可能性を示唆している。また、hArp8抗体を用いてhArp8の細胞内局在を観察したところ、GFP-hArp8の発現によって示唆されたと同様に、分裂期染色体上にhArp8が存在することが示された。これは、分裂期染色体上に存在するアクチンファミリーのはじめての例である。siRNAによるhArp8のノックダウンによって、分裂期染色体の赤道面への整列に異常が観察されたことから、hArp8がゲノムの安定な分配に寄与していることが明らかとなった。一方で、hIno80のノックダウンによっては染色体の整列の異常は観察されなかったことから、このhArp8の機能は、hINO80複合体には非依存的であることが示唆された。

  29. 脳・神経に特異的なアクチン関連タンパク質による遺伝子発現制御機構

    原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2004年 ~ 2005年

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    クロマチン構造を介した遺伝子発現制御におけるArpNαの機能を解析する目的で、出芽酵母におけるオルソログであるAct3/Arp4の遺伝子発現制御における機能を解析した。まず、Act3/Arp4のATP結合能を調べたところ、弱いながらも結合が認められた。これは細胞核のアクチン関連タンパク質のATP結合能を示したはじめての結果である。Act3/Arp4のATP結合部位に変異を導入した酵母株を作成して、これを以降の解析に用いた。この株でのNuA4ヒストンアセチル化複合体の分子量をゲル濾過により解析したところ、野生株と比べて複合体の量が増加していることが認められた。また、アセチル化されたヒストンの量も増加していた。このことは、Act3/Arp4へのATPの結合がNuA4ヒストンアセチル化複合体の解離に必要であり、このATPの結合による複合体の解離によって、ピストンのアセチル化活性が制御されている可能性を示唆している。 また、ArpNαの神経細胞分化への関与を解析するため、ArpNαを恒常的に発現するP19EC細胞を作成し、解析を行った。通常P19細胞は、レチノイン酸処理後に細胞塊を形成すると神経細胞に分化する。しかし、この細胞では、レチノイン酸の処理なしでも、細胞塊を形成することにより神経細胞様の形態への分化が観察された。また、この細胞ではE-およびN-カドヘリン遺伝子の発現の増大が観察された。この結果から、ArpNαが一群の遺伝子の発現制御を介して脳・神経細胞への分化に関与することが示唆された。

  30. クロマチンを介した遺伝子発現抑制機構:アクチン関連タンパク質Arp6複合体の解析

    原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2001年 ~ 2003年

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    真核細胞中のゲノムDNAは、ヒストンと結合したヌクレオソームを基本単位としたクロマチンを形成して核内に凝縮して収納されており、このクロマチン構造の変化が遺伝子発現や染色体の複製・分離に重要な役割を果たすことが明らかになっている。ヌクレオソーム構造の破壊や再構築を行うクロマチンリモデリング複合体や、ヒストンの特定の部位をアセチル化修飾することでクロマチン構造を変換するヒストンアセチラーゼ複合体が発見され、これらが原因と考えられる疾病も報告されている。このような複数の複合体の中には、様々なアクチン関連タンパク質(Actin-Related Protein ; ARP)が含まれており、Arp6もヒストンバリアントであるH2AZをヌクレオソームに導入する活性を有する複合体の構成因子であることが最近報告された。クロマチン免疫沈降によって、我々は出芽酵母Arp6がテロメア近傍に存在すること、またarp6欠損によって、テロメアサイレンシングに関与するタンパク質Sir3のクロマチン上での局在が変化することを示した。この結果は、Arp6が正常なテロメア機能の維持に必要であることを示している。また、ヒトhArp6と相互作用するタンパク質hTPR1が、細胞質と核をシャトルしていることを示した。hArp6は細胞周期間期の細胞で常に核に存在することから、hTPR1の核-細胞質のシャトルがhArp6の機能制御に関与している可能性が考えられる。さらにArp6を含む複合体を部分精製した。これらの研究の一部は、海外共同研究者であるDr.Ulrike Wintersbergerの研究室を訪問し、共同で実験を行った。

  31. 核に局在するアクチンファミリーAct3p/ARP4の機能と制御メカニズム

    原田 昌彦

    1999年 ~ 2000年

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    出芽酵母にはAct3p/ARP4の他に9種のアクチン関連タンパク質が存在するが、これらの細胞内局在性を調べる目的で、これらのアクチン関連タンパク質をGFPとの融合タンパク質として細胞内で発現し、蛍光顕微鏡で観察した。その結果、Act3p/ARP4の他に、Arps5p,6p,7p,8p,9pが核内局在性を示すことが確認された。これらのアクチン関連タンパク質の核排出シグナル(NES)をアクチンのNESと比較したところ、核に局在するメンバーのNESは保存性が低いことが示され、アクチンファミリーの細胞内局在性におけるNESの重要性が示唆された。 出芽酵母のアクチン関連タンパク質であるAct3p/ARP4をGSTとの融合タンパク質として大腸菌で発現・精製し、in vitroで再構成したヌクレオソームに対する結合性をゲルシフトアッセイにより調べたところ、Act3p/ARP4がヌクレオソームに結合することが示された。また、Act3p/ARP4に対する抗体を用いてChromatin Immunoprecipitation assayを行い、his4-912δプロモーター領域に対するAct3p/ARP4のin vitroでの結合を確認した。 出芽酵母の核に局在するArp6pのヒトおよびニワトリのホモログと予想されるアクチン関連タンパク質をクローニングし、それぞれhArp6,gArp6と名付けた。その一次構造を決定したところ、ショウジョウバエのヘテロクロマチンに局在することが報告されていたアクチン関連タンパク質と相同性が高いことが見い出され、これらが核内でヘテロクロマチンの形成に関与している可能性が考えられた。gArp6は胚発生の初期に特に発現が高く、胚発生の過程で重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

  32. 鳥類に広く適用できる性判別プローブの開発と希少種の繁殖等への利用

    水野 重樹, 村田 浩一, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:TOHOKU UNIVERSITY

    1997年 ~ 1999年

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    (1)深胸類鳥類種の性判別プローブの開発:1997年に研究代表者らが見いだし、報告した[A.Ogawa et al.Chromosome Res.5 : 93-101(1997)]ニワトリのW染色体(雌特有の性染色体)長腕中部に存在するEE0.6非反復配列は進化上の保存性が高く、広く鳥類種のW染色体上に存在する。このことに着目し、微量の血液由来のDNAに対するPCRによる性判別法の開発を行なった。その後、EE0.6の関連配列がZ染色体(雌雄共通の性染色体)上にも存在し、種によってはW、Z上のEE0.6関連配列の塩基配列類似性が比較的高い場合もあり、必ずしもニワトリで設定したPCR条件が全ての種に適用出来ないことが分かってきた。そこで、ニワトリとニホンコウノトリのW、Z染色体上のEE0.6関連配列をそれぞれクローニング、塩基配列決定して、それぞれについてPCRプライマー配列を設定した。これらのプライマーを組み合わせることにより、これまでに8目18種の深胸類鳥類種の性判別が確実に行なえるようになった。 (2)走鳥類の性判別:ダチョウ、エミュなどの走鳥類は形態的に識別できる性染色体をもたず、性染色体の同定や起源については謎であった。本研究でニワトリW染色体上のEE0.6配列、Z染色体上の2つの遺伝子IREBP,ZOV3の関連配列がダチョウ、エミュに存在することが分かり、それぞれのゲノムクローンを取得、塩基配列を決定した結果、ニワトリの配列と相同性が高いことが分かった。これらの配列をプローブとして雌雄のダチョウ、エミュ、ヒクイドリの染色体に対して蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)を行なった結果、いずれも同じ1対の染色体上に局在し、ダチョウとヒクイドリの雌では、片方の染色体でIREBP遺伝子が欠失していることが示され、深胸類、走鳥類の性染色体が同一起源であること、ダチョウ・ヒクイドリではW染色体の形態分化がわずかに生じていることが明らかになった。したがって、ダチョウ、ヒクイドリではFISHにより、IREBP遺伝子が1本の染色体上に存在(雌)するか2本の染色体上に存在(雄)するかを調べれば雌雄判別が可能であることが分かった。 (3)希少種の繁殖等への応用:特別天然記念物で種の絶滅に瀕しているニホンコウノトリとトキの幼鳥の血液または羽の根端細胞由来のDNAに対して、ニホンコウノトリのEE0.6配列のプライマーを用いてPCRを行うことにより、確実に性判別を行うことができ、繁殖計画に役立てることができた[Y.Itoh et al. Genes Genet. Syst. 72 : 51-56(1997), K.Murata et al. Jpn. J. Ornithol46 : 157-162(1998)]。

  33. 出芽酵母の核に局在する新規アクチンファミリー タンパク質分子間相互作用の解析

    原田 昌彦

    1997年 ~ 1998年

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    Act3pは酵母の生育に必須なアクチン関連タンパク質(Actin-Related Protein:Arp)であり、そのアミノ酸配列のほぼ全域でアクチンに相同性を示すが、2ケ所に他のアクチンファミリータンパク質には存在しない挿入ペブチド領域がある。Act3pは核に局在しており、遺伝子発現制御への関与が示唆されている。Act3pのカルボキシ末端にヒスチジンタグを付加してゲノム上のACT3遺伝子と相同組換えを行うことで、Act3p-His6を発現する酵母株を作製した。この株の抽出液から、Ni-NTAカラムを利用して、Act3p-His6が含まれるタンパク質複合体を単離した。この両分をさらにゲルろ過カラムで分画し、抗Act3p抗体を用いてウエスタンプロットを行い、Act3pがおよそ300kDaのタンパク質複合体に含まれていることが示された。現在、このタンパク質複合体に含まれるタンパク質の解析を行っている。 Act3pのアミノ酸配列の情報を用いてヒトESTデータベースをスクリーニングしたところ、Act3pに相同性を有する2つの配列が見い出された。これらの全長の配列を決定したところ、これらは互いに94%相同な新規Arpのアイソフォームであり、これらをhArpNα,βと名付けた。hArpNα,βとGFPとの融合タンパク質をHeLa細胞で発現させたところ、両者とも核への局在が観察され、ユウクロマチン領域にその多くが存在していた。さらに、hArpNα,βの組織特異的な発現をRT-PCRを用いて解析したところ、hArpNβは様々な組織で広く発現が認められるのに対し、hArpNαは脳でのみ発現していることが示された。hArpNα,βが出芽酵母Act3pと同じクラスに属するかについてはさらに検討が必要であるが、これらの結果は、ARPが脊椎動物の核機能にも関与しており、さらに組織特異的な機能をも有している可能性を示している。

  34. 細胞核に局在する新規アクチン関連タンパク質の研究

    原田 昌彦, ヴィンタース ベルガー, スティルマン デビットJ, クーパー ジョンA, スティルマン デビッド, クーパー ジョン A, ヴィンタースベルガー ウ

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for international Scientific Research

    研究機関:Tohoku University

    1996年 ~ 1997年

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    原田は、酵母のアクチン関連タンパク質Act3pがin vitroでコアヒストンと相互作用する能力を有し、また酵母の核内でコアヒストンとAct3pの両者を含むタンパク質複合体が存在することを示した。また、スティルマンと共同で、Act3pの温度感受性変異株において、遺伝子発現とクロマチン構造の両方に変化が現れることを示した。これらの結果は、Act3pがクロマチン構造の維持・変化を通じて遺伝子発現調節に関与する新規のアクチンファミリータンパク質であることを示している。また、Act3pに相同性のあるヒトcDNAクローンを得て、現在解析を行っている。ヴィンターベルガ-は人工変異ACT3遺伝子を作製し、これを酵母に導入して表現形を解析することで、Act3pの核移行に必要な領域を同定し、また、Act3pにATP結合能があることを示した。スティルマンは、Act3pの点変異とともに合成致死を示す遺伝子を検索しており、現在いくつかの候補を得ている。ク-パ-はTwo hybrid systemを用いてAct3pのフィラメント形成能を調べており、現在までのところ、Act3pがフィラメントを形成しないことを支持する結果をえている。 本年度は、ウィーン大学ガン研究所のヴィンタースベルガ-教授を招へいし、原田と共に変異ACT3遺伝子を作製した他、東京医科歯科大学難治疾患研の白形正樹博士、京都大学理学部の柳田充弘博士および大阪大学大学院工学研究科の金谷茂則博士を訪問し、Act3pの3次元高次構造の推定や、その高次構造と機能の相関についての討論を行った。また、原田を、ワシントン大学、ユタ大学、ウィーン大学に派遣し、各大学において研究分担者との共同実験ならびに研究打ち合わせを行った。

  35. 動物性染色体の遺伝子機能と発現制御の解析

    水野 重樹, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    1995年 ~ 1996年

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    ニワトリのZ、W性染色体を主たる対象として研究を進め以下の結果を得た。Z染色体の一端部には顕著なヘテロクロマチン形成域が存在するが、レーザービームによる染色体切断法とランダムPCRを組み合わせて作製した部位特異的ゲノムライブラリーからクローンを得て解析した結果、この領域は約24kbのNheI断片が約830回反復したマクロサテライト配列で構成されていることが明らかになった。この配列はGallus属に特有で進化上新たに増幅した配列と考えられる。一方、1本のW染色体から上記と同様の方法でゲノムライブラリーを作製して、同染色体特有の非反復配列クローンの検索を行い、染色体上でXhoIファミリー、EcoRIファミリー反復配列がそれぞれ占める領域の間に局在する約25kbの非反復配列域をクローニングした。この中に含まれる0.6kbのEcoRI断片(EE0.6)は広く鳥類のW染色体上に保存された配列で、EE0.6をプローブとしたサザンブロット法で雌特有のバンドが検出されることから鳥類性判別のユニバーサルプローブとして利用できることを示した。しかし、EE0.6の関連配列がZ染色体上にも存在し、種によってはW、Z染色体上の配列間の相同性が高く、PCR法によっては、雌ゲノムのみから増幅産物を得ることが難しい場合もあった。そこで、そのような例であるニホンコウノトリのW、Z染色体上のEE0.6相当配列をクローニング、塩基配列を比較し、数塩基の配列の異なるプライマー配列部位を見い出し、PCRを行った。その結果、雌ゲノムからのみ増幅産物を得ることができ、外見からは性の分からない同種の性判別が確実に行えるようになった。ニワトリのEE0.6は推定エキソンを含むが、翻訳読み枠はいずれも終始コドンを含み、現在は遺伝子機能を失っていると推定される。また、Z染色体短腕中部に局在するZOV3遺伝子は免疫グロブリンスーパーファミリーに属する新規のタンパク質をコードするが、大腸菌で発現させたタンパク質に対する抗体を作製して調べた結果、卵巣のステロイドホルモン生産細胞の細胞膜結合糖タンパク質としてかなり特異的に発現していることが分かった。

  36. 分子複合体としての絹糸タンパク質の特性評価と新機能付与に関する研究

    水野 重樹, 高木 尚, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    1994年 ~ 1996年

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    カイコの生産する絹糸タンパク質の主成分フィブロインがH鎖、L鎖P25の3種のタンパク質の分子複合体であるとの観点から研究を進め以下の結果を得た。先ず、それぞれのタンパク質中のペプチド配列に対する抗体を作製し、これらを用いて、分子量350KのH鎖と分子量25KのL鎖の間には1本のジスルフィド結合が存在すること、分子量約30KのP25はこれらと疎水的相互作用で結合することを示した。次に、H-L複合体をリシルエンドペプチダーゼ消化し、ジスルフィド結合部位を含むペプチドを分離し、還元後、H鎖、L鎖由来のペプチドのアミノ酸配列を決定した。その結果、L鎖の172番目のシステイン残基がH鎖のC末から20番目のシステイン残基とジスルフィド結合していることが判明した。P25については、レクチンの1種ConAとの反応性、N-グリコシダーゼF消化による低分子化とConAとの反応性の消失からアスパラギン結合型糖鎖をもつ糖タンパク質であることを明らかにした。P25のcDNA配列中には3箇所の糖鎖結合可能部位が存在した。H、L鎖間のジスルフィド結合が形成出来ず、フィブロイン分泌量が1%以下に低下した裸蛹変異カイコNd(2),Nd-s,Nd-sDではP25の糖鎖結合量が減少すること、後部絹糸腺からわずかに分泌されたフィブロインにはL鎖は含まれないが、P25はH鎖とほぼ同モル比で含まれることから、P25はH鎖と親和性が高いが、H鎖、L鎖、P25の3成分が規則的な複合体を形成するとP25の糖鎖結合部位の数が制限されることが推定された。カイコ以外の絹糸昆虫であるマツカレハ、アゲハのフィブロイン中にもカイコのL鎖、P25と相同性を有する低分子タンパク質が存在することが分かり、これらのcDNAクローニングと塩基配列決定を行って、システイン残基とその周辺のアミノ酸配列の保存性、P25では糖鎖結合部位の保存性を示した。一方、ヤママユガのフィブロインには低分子タンパク質は検出されず、H鎖がジスルフィド結合による2量体を形成していることが分かり、絹糸昆虫はH-L・P25型あるいはH-H型のいずれかの分子形態のフィブロインを生産、分泌しているものと考えられた。

  37. 出芽酵母の生育に必須な新規アクチン関連タンパク質Act3pの細胞内機能の解析

    原田 昌彦

    1995年 ~ 1995年

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    Act3pに特異性が高く,通常のアクチンや他のアクチン関連タンパク質には反応しない抗体を得るため,Act3pに特異的な挿入アミノ酸配列をコードするACT3遺伝子部分を“QIAexpresssystem"に導入することにより、ヒスチジンのタグ部分を含む融合タンパク質遺伝子をプラスミド上に構築した。このプラスミドを導入した大腸菌を大量培養することにより,Act3p融合タンパク質を得た.この融合タンパク質をNi-NATカラムを用いて精製し,これを兎に免疫することにより,Act3pに特異的に結合するポリクローナル抗体を作製した. この抗体を用い,酵母の抽出液に対してウエスタンブロットを行ったところ,Act3pはSDS-PAGEにおいて55kDaのタンパク質として検出された.これは,アミノ酸配列から予想される分子量54.8kDaに非常に近い値である. 固定した出芽酵母の細胞壁を酵素的に溶解してスフェロプラスト化した後,スライドグラス上で螢光抗体法を行なった.螢光顕微鏡下でAct3pの細胞内局在性を観察し,DAPIによる核の染色と比較したところ,大部分のAct3pが核に存在しいることが示された.このAct3pの核への局在は,酵母から単離した核を用いたウエスタンブロットによっても示された.さらに,酵母からの単離核を,0.5MNaClあるいはDNaselで処理することによりAct3pが核から可溶化することがウエスタンブロットにより示された.これはAct3pが核内でクロマチンに結合して存在していることを示唆しており,Act3pが酵母の生育に必須であることと考え合わせ,Act3pが核内でクロマチンの構築において重要な機能を有している可能性がある.今後,Act3pと相互作用する分子の同定・解析が必要であると考えている。

  38. 鳥類のZ,W性染色体の分子進化に関する遺伝子レベルの解析

    水野 重樹, 原田 昌彦

    1994年 ~ 1994年

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    ニワトリのZ,W染色体由来のゲノムDNAクローン、cDNAクローンをプローブとして分類学上広範囲の鳥類種の雌雄のゲノムDNAにハイブリッド形成させることによりZ,W染色体の進化上の保存性と種特異的性の両面を解析することを目的とした。本年度の研究概要は以下の通りである。 1)Z染色体の2種の遺伝子IREBP(iron responsive element binding protein)とZOV3(卵巣特異的に発現する新規の免疫グロブリンスーパーファミリータンパク質)のcDNAクローニング、塩基配列決定、染色体上の局在部位決定を行った。これらのcDNAプローブを6目10種の鳥類の雌雄DNAにサザンハイブリダイゼーションさせた結果、いずれの場合もほぼ雄2:雌1の強度のシグナルが得られ、鳥類Z染色体の進化上の保存性が示唆された。 2)Z染色体端部のヘテロクロマチンの構成反復DNA配列約13kbを含むゲノムクローンpCHZTH8を得た。この配列は明瞭な内部反復単位を含まず、約30kbを反復単位にするマクロサテライトと考えられる。この配列の一部にはキジ目に共通の部分があるが、大部分はGallus属特有で進化上新しく増幅した配列であることが分かった。 3)W染色体由来のゲノムライブラリーからXhoI,EcoRIファミリー配列を含まない約300クローンを選んで、雌雄ゲノムDNAヘスロットブロットハイブリダイゼーションを行い、W染色体特異的非反復配列クローンCW01,CW50を得た。次に、これらをプローブとして雌ゲノムライブラリーを検索し、それぞれを含む約25kbずつの領域をカバーするクローン群を得た。CW01領域中の約0.6kb配列が調べた7目16種の鳥類の全てでW染色体上に保存されていた。CW50領域中にはCpGアイランドが存在した。現在、エキソントラップ法で両領域中のエキソン配列の検索を進めている。

  39. 細胞周期におけるヘテロクロマチンDNAの後期複製機構の解析

    水野 重樹, 原田 昌彦

    1994年 ~ 1994年

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    ニワトリゲノム中の主要なヘテロクロマチンは性染色体に見られ、W染色体の約65%を占めるXhoI,EcoRI両湾曲反復配列が形成するドメインとZ染色体の一端部に存在する。WヘテロクロマチンのDNAは著しい後期複製が示すが、Z端部ヘテロクロマチンはそのような現象を示さない。本年度の研究概要は以下の通りである。 1)Z染色体端部由来のゲノムライブラリーからランダムに選んだ100クローンを混合プローブとして、雌ニワトリのゲノムライブラリーを検索して約13kbのインサートを含むpCHZTH8クローンを得た。蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)により、このクローンがZ染色体端部のヘテロクロマチンを構成する反復DNA配列であることが示された。この配列は明瞭な内部繰返し単位をもたず、湾曲性も示さない。約30kbを単位とするマクロサテライトであり、大部分はGallus属に特有な配列である。 2)Wヘテロクロマチンに含まれる非ヒストンタンパク質をXhoI,EcoRIファミリー配列に親和性をもつタンパク質としてサウスウエスタンブロット法やアフィニテイー磁気ビーズ法で検索した。その結果、DNAトポイソメラーゼIとp80が見いだされ、ともに精製し、抗体を作成した。現在、両者のcDNAクローニング、塩基配列決定を進めている。DNAトポイソメラーゼIはin vitroでXhoI,EcoRIファミリー配列中の複数部位に作用することをカンプトテシン存在下の切断活性により示した。p80はクロマチンをわずかにヌクレアーゼ処理すると核から遊離するHMG17に類似した性質を示した。 3)アフィニテイー磁気ビーズ法でXhoIファミリーのメチル化状態を認識して結合する2種類のDNA結合タンパク質をMSB-1細胞核から濃縮した。

  40. ニワトリ性染色体のクロマチン構造と遺伝子機能の解析

    水野 重樹, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)

    研究機関:TOHOKU UNIVERSITY

    1993年 ~ 1994年

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    ニワトリの性染色体はZW型で雌ヘテロ(ZW)、雄ホモ(ZZ)の構成である。W染色体の約2/3の領域とZ染色体の一端は顕著なヘテロクロマチンを形成する。W染色体上の遺伝子はまだ知られていない。Z染色体上の遺伝子でクローニング、塩基配列決定、局在部位決定がなされたものは研究代表者らが1993年に発表したZOV3,IREBP遺伝子のみである。本研究の概要は以下の通りである。 1)Z染色体端部ヘテロクロマチンの構成DNAの性質:雌ニワトリのゲノムライブラリーから約13Kbのインサートを含むpCHZTH8クローンを得た。蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)により、この配列がZ染色体端部のヘテロクロマチンを構成するマクロサテライトDNA配列であることが分かった。この配列の一部にはキジ目に共通のものがあるが、大部分はGallus属(ニワトリ、野鶏)に特異的で、進化上新しく増幅した配列と考えられる。 2)Z染色体上の2種の遺伝子の遺伝子機能、染色体上の局在部位、進化上の保存性:ZOV3は卵巣特異的に発現し、cDNA配列から免疫グロブリンスーパーファミリーに属する新規遺伝子であることが明らかになった。IREBPは哺乳類のiron responsive element binding protein(細胞質アコニターゼとして知られていたもの)のホモログである。FISHによりZOV3はZ染色体の短腕中央部、IREBPは長腕のヘテロクロマチン末端に極く近接した部位に局在することが分かった。5つの異なる目(order)にわたる鳥類種で両遺伝子がZ染色体上に保存されていることが雌雄ゲノムDNAのサザンハイブリダイゼーションの結果から示された。 3)W染色体中の非反復DNAの検索:レーザーマイクロビームによるダイセクションとシングルユニークプライマーを用いる比較的ランダムなPCR増幅により1本のW染色体由来のゲノムライブラリーを構築し、XhoI、EcoRIファミリー反復配列を含まないクローンを多数取得した。これらの中からCW01,CW02の2クローンを選び、これらをプローブとして雌ニワトリの全ゲノムライブラリーを検索して、それぞれの配列を含む約25kbずつのW染色体非反復DNA領域をカバーするクローン群を得た。

  41. 鳥類性染色体の構造と機能に関する分子細胞遺伝学的研究

    水野 重樹, 原田 昌彦, HUTCHISON Na, NANCY Hutchi, NANCY J Hutc

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for international Scientific Research

    研究機関:Tohoku University

    1992年 ~ 1994年

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    本共同研究の目的はこれまで分子細胞遺伝学的解析が殆どなされていない鳥類のZ,W性染色体のDNA配列、遺伝子機能を分子レベルで解析し、さらに染色体上の局在部位を出来るだけ精密にマッピングすることである。このため、本研究ではニワトリを材料として、研究代表者(水野)のグループがZ,W染色体にそれぞれ特異的なゲノムライブラリーを作製し、これらから得られた興味深いクローンの塩基配列レベルの解析を行った。さらに、染色体が著しく伸長し、精密なマッピングに適すると考えられる雌の減数分裂前期のランプブラッシ染色体を研究分担者(ナンシー ハッチソン博士)の研究室で多数分離し、この染色体標本に対する蛍光insituハイブリダイゼーション(FISH)を共同で行った。本年度はこれらの成果をプラハにおける国際家禽ゲノムマッピングワークショップ(平成6年7月)および長柄(千葉県)における染色体構造・機能に関する国際ワークショップ(平成6年11月)で発表した。 以下に研究成果の概要を記す。 1)Z染色体の解析:雌ニワトリの繊維芽細胞から得られた有糸分裂中期の染色体セットに対してアルゴンイオンレーザーのミクロビーム照射を行って1本のZ染色体の1端部を残して他の染色体を焼却した。残ったZ染色体端部からDNAの微量抽出、シングルユニークプライマーによるPCR増幅を行って、λgt10ベクターに結合してゲノムライブラリーを作製した(東海大学医学部池田穣衛教授との共同研究)。このライブラリーから100クローンをランダムに選んで、混合プローブとしてFISHを行ったところZ染色体のヘテロクロマチン末端にハイブリッド形成が認められた。そこで雌ニワトリのλGEM12ゲノミックライブラリーをこの混合プローブを用いて検索して、約13kbのゲノム断片を含むpCHZTH8クローンを得た。このクローンとW染色体のXhoIファミリー反復DNAクローンをプローブとしてランプブラッシZ-W2価染色体にFISHを行った結果、pCHZTH8はZ染色体端部ヘテロクロマチンを構成する短ループ領域と末端の大きなリボン状ループ(TBL)に含まれる配列であること、Z,W染色体は減数分裂前期に両染色体の非ヘテロクロマチン末端で対合することが明らかになった。pCHZTH8の配列は一部にキジ目鳥類に保存されている領域を含むが大部分はニワトリを含むGallus属に固有で、進化上新しく増幅した配列であることが分かった。これらの配列中には明瞭な内部反復単位は認められず、マクロサテライトの特徴を示すものであった。 2)W染色体の解析:上記と同様の方法でニワトリの1本のW染色体からゲノムライブラリーを作製した。先ず、プラークハイブリダイゼーションによりW染色体のXhoIおよびEcoRIファミリー反復配列プローブと反応しないクローンを約300個選んだ。次に、これらのそれぞれをプローブとして雌、雄ニワトリのゲノムDNAに対してスロットブロットハイブリダイゼーションを行い、雌特有の非反復配列と予想されるシグナルを与えるクローンを選別した。このうちの2クローン(CW01,CW50)を用いて雌ニワトリの全ゲノムライブラリーを検索して、それぞれ約25kbをカバーするクローン群を得た。これらのクローンをプローブとしてランプブラッシZ-W2価染色体に対してFISHを行い、それぞれの領域のW染色体上の局在部位をおおよそ決定した。ともにW染色体内部の非反復配列領域であることが推定された。CW50を含む約25kb領域中にはCpGアイランド(遺伝子上流によく存在するCpGに富み、メチル化修飾を受けていない部分)が存在した。CW01領域中には広く鳥類のW染色体中に保存されている配列部位が見い出された。現在これらの特徴的な配列近傍についてエキソントラップ法による推定エキソンの検索を進めている。CW01領域中の進化的に保存された配列は広く鳥類の性判別に利用出来る有用なプローブであることが分かった。

  42. 細胞周期におけるヘテロクロマチンDNAの後期複製機構の解析

    水野 重樹, 原田 昌彦

    1993年 ~ 1993年

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    ニワトリの細胞核内で最大のヘテロクロマチンであるW染色体(雌特有の性染色体)の形成するWヘテロクロマチンの分子構築と細胞周期における変動を解析した。先ず、W染色体DNAの約65%を占める高度湾曲性を示すXhoI-,EcoRIファミリー反復配列がWヘテクロマチンの構成成分であることを蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)により示した。ニワトリのMSB1の細胞の同調培養に経時的にブロモデオキシウリジン(BrdU)を取り込ませ、W染色体DNAの複製時期を、抗BrdU抗体の反応とXhoIファミリーDNAをプローブとするFISHによるW染色体の同定を組み合わせて調べた。その結果、W染色体DNAはS期のピークより約1時間遅れて複製されることが分かった。一方、MSB1細胞の単離核をマイクロコッカルヌクレアーゼ(MNase)消化し、DNAを抽出、サザンブロットを行なった結果、XhoI-,EcoRIファミリー配列ともヌクレオソーム構造を形成しているが、リンカーDNA鎖長がゲノム全体のクロマチンの平均値より約20bp長いことが示され、リンカー部分への非ヒストンタンパク質の結合が示唆された。MSB1細胞の単離核をMNase消化したのち、低塩濃度下でクロマチンを可溶化し、50mM NaC1 沈殿、HW65-s ゲル濾過カラムにより XhoI ファミリーを含むクロマチンを約10倍濃縮した。この濃縮画分に含まれるタンパク質に対して、XhoI ファミリー配列をプローブとするサウスウエスタン法を行なって、DNA結合タンパク質を検索した。その結果、170〜37kDaの15種類の結合タンパク質の存在が認められた。これらのタンパク質について、XhoIファミリーへの結合の高親和性、ヌクレオソームの2量体以上へ結合する性質、S期後期以降にクロマチン中の存在量が減少することなどの性質を備えている成分を検索した。現在、その様な性質を示す58、62、69、83kDaの成分に着目して、それらの精製を進めている。

  43. ニワトリ初期胚における性分化機構の解明:雌及び雄初期胚特異的遺伝子の検索

    西森 克彦, 原田 昌彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)

    研究機関:TOHOKU UNIVERSITY

    1991年 ~ 1992年

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    我々はニワトリの性決定と性分化に働いている遺伝子の探索を行ってきたが、一方ニワトリの性決定と性分化に極めて重要な働きをしていると考えられるエストラジオール合成に関わる酵素群のcDNAをクローニングし、それらをプローブとしてニワトリ初期胚におけるこれらの酵素遺伝子の発現を追跡し、それらの遺伝子の初期胚における発現制御機構を探る為の実験を行ってきた。この結果、新たにチトクロームP-450c172種、P-450scc、及びステロイド3βHSDの4酵素のcDNAを得た。またアンドロステンジオンをテストステロンに変換する17βHSDも、ニワトリ卵巣由来cDNAライブラリーよりその候補クローンを得て現在解析中である。さらにエストラジオールを直接合成し前述のホルモン合成系のkey enzyme と考えられるP-450aromに対する誘導ホルモンである卵胞刺激ホルモン(FSH)のレセプターcDNAも得た。 このうちP-450c17cDNAでは従来型に比べ動物細胞への導入実験において20-30倍強い活性を持つクローンと、17α-hydroxylase 活性を残し、17,20-lyase活性のみ失ったクローンの2種を新たに得た。3β-HSD cDNA については cos7細胞にその発現型ベクターを導入し活性を確認した。ニワトリFSHのレセプター cDNAはその全長を得、この発現型ベクターをヒト293細胞に導入し、ヒトFSHを用いたラジオ-レセプターassayによりそのレセプター活性を確認した。 cDNAクローニングとは別にニワトリ P-450aromについてはそのゲノム遺伝子上流域 5000bP以上の塩基配列を決定し、さらにこれにcatレポーター遺伝子を連結した組替え体 DNAを作製しニワトリ卵胞のきょう膜由来初代培養細胞および初期胚由来繊維芽細胞に導入して、アロマターゼ遺伝子の発現制御エレメントの同定を行っている。

  44. ニワトリW染色体に特異的な反復配列に結合するW-proteinの機能解析

    原田 昌彦

    1990年 ~ 1990年

  45. 動物クロマチンの超構造形成に関与するタンパク質の構造と機能制御に関する研究

    水野 重樹, 原田 昌彦, 西森 克彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    1989年 ~ 1990年

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    ヒストンとDNAから形成されるクロマチンの最も高次の構造は30mファイバ-であるが,ゲノムDNAの特定領域は核内でさらに凝縮した超構造を形成している。クロマチンの超構造形成にはヒストンの他に非ヒストンタンパク質の関与やDNA配列の特徴,核構造との結合などが重要な因子となっているように思われる。本研究では性染色体の形成するヘテロクロマチンと転甲不活性時のファブロインH鎖遺伝子が形成する異常凝縮クロマチンを対象として超構造形成の機構を解析した。 1.ニワトリのWヘテロクロマチンボディ-の構造 W染色体(雌特有の性染色体)DNAの約60%はXhoエファミリ-反復配列で占せられていることを既に報告したが,本研究ではこの配列と約68%の相同性を示し,W染色体DNAの10〜30%を占めると考えられるEcoRIファミリ-反復配列を見出し,その1.2kb反復単位のクロ-ニングと塩基配列決定を行った。1.2kb反復単位はXhoIC.7kb反復単位と同様に約21bpの基本単位が縦列重復した構造を有し,高度湾曲DNAの性質を示した。XhoIおよびEcoRIファミリ-配列に高親和性結合する非ヒストンタンパク質がニワトリの肝臓およびMSBー1細胞の核内に存在することを見出し,2種のその様なタンパク質の部分精製を行った。 2.転写不活性時のフィブロインH鎖遺伝子のクロマチン構造 カイコの5令期の中部絹糸腺,4眠期の後部絹糸腺ではH鎖遺伝子の転写は不活性状態にある。これらの絹位腺の単離核に比較的高濃度のDNaseIを作用させると,H鎖遺伝子クロマチンが規則的なDNA鎖長からなる分解物を与えた。この規則性がH鎖遺伝子中の結晶部領域に対応する繰り返し配列にヌクレオソ-ムが規則的に形成され,非結晶部配列が比較的スクレア-ゼ感受性となるためであることを示した。

  46. 動物細胞および動物個体への染色体を介する遺伝子導入法の開発

    水野 重樹, 結城 惇, 原田 昌彦, 結城 淳, 西森 克彦

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B).

    研究機関:Tohoku University

    1988年 ~ 1990年

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    水野,原田が染色体マ-カ-の開発と動物培養細胞への遺伝子導入と発現の研究を、結城がトランスジェニックマウスでの導入遺伝子の安定性の解析を行った。動物個体への染色体導入まで実験を進めることはできなかったが、遺伝子レベルの研究ではそれぞれに興味深い成果が得られた。 1.性染色体マ-カ-の開発 ニワトリのW染色体に特異的なXhoIー0.7kbおよびECORIー1.2kb反復単位,シチメンチョウのW染色体に特異的なPstIー0.4kb反復単位 キジのW染色体に特異的なTagIー0.5kb反復単位をそれぞれクロ-ニングし,塩基配列を決定した。ニワトリの両クロ-ンを用いてスロットブロットおよびin situハイブリダイゼ-ションを行ない DNAレベル,染色体レベルで雌雄判別が確実に行えることを示した。 2.動物培養細胞への遺伝子導入と発現 導入遺伝子を誘導的に発現させる方法を主として検討した。ニワトリ胚由来の繊維茅細胞とヒトのHeLa細胞にグルココルチコイドホルモン倍存性のMMTVーLTR発現ベクタ-にCAT遺伝子やラミン遺伝子cDNAを組み込んだものと,グルココルチコイドホルモンレセプタ-を発現するpMMGRをCaPi法で同時導入したのち,デキサメタゾンを加えて遺伝子発現を誘導することができた。 3.トランスジェニックマウス中の導入遺伝子の安定性 アデノウィルスE1Aを組み込んだ発現ベクタ-pSV2ーgptgEIAを導入されたトランスジェニックマウスを交配すると,逆方向に連絡された導入遺伝子は順方向に連絡された導伝子に較べて著しく不安定で子孫マウスのゲノムから失われて行くことが明らかになった。

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