生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御（転写代謝システム）

文部科学省 科学研究費補助金「新学術領域研究」平成23年度～27年度

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代謝とクロストークする転写環境形成因子の構造科学的な解明

研究組織

計画研究代表者 清水 敏之（しみず　としゆき）
東京大学大学院薬学系研究科 教授
HP: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kouzou/
E-mail:
連携研究者 藤間 祥子（とうま さちこ）
東京大学大学院薬学系研究科 助教
E-mail:
連携研究者 仲島 由佳（なかじま ゆか）
筑波大学大学院生命環境科学研究科 助教
E-mail:

研究概要

エネルギー状態に依存してエピゲノム情報を実際に形成する因子や、エネルギー状態に応じて生成される代謝産物をリガンドもしくは補助因子として利用する因子に着目し、立体構造解析を通してこれらの因子の実像に原子レベルで迫る。手法としてはX線結晶構造解析に加え、溶液散乱曲線から直接構造モデルを構築することができるX線溶液散乱法を用いる。

細胞内の最大のエネルギー消費過程であるリボソームでのタンパク合成をエピジェネティックに制御するNML (Nucleomethylin) はヒストンメチル化酵素Suv39H1、脱アセチル化酵素SIRT1、をリクルートしエピゲノム情報形成因子として働く。一方ガン抑制遺伝子p53はアセチル化酵素であるp300によってアセチル化を受けるが、核小体タンパク質Mybbp1aはこのアセチル化を促進させる。いずれの系も生命素子を利用して転写環境を整えており、これらの分子実体を原子レベルで解明し、代謝とクロストークするエピゲノム情報形成因子の実像と制御機構を構造面から解明する。

最近の論文

  1. Waku, T., *Nakajima, Y., Yokoyama, W., Nomura, N., Kako, K., Kobayashi, A., Shimizu, T.,and Fukamizu, A.
    NML-mediated rRNA base methylation links ribosomal subunit formation to cell proliferation in a p53-dependent manner.
    J. Cell Sci. 129, 2382-2393(2016)pubmed
  2. Toma-Fukai, S., Kim, J.D., Park, K.E., Kuwabara, N., Shimizu, N., Krayukuhina, E., Uchiyama, S., Fukamizu, A., and *Shimizu, T.
    Novel helical assembly in arginine methyltransferase 8.
    J Mol Biol.  428, 1197-1208(2016) pubmed
  3. Hasegawa, M., Toma-Fukai, S., Kim, JD., Fukamizu, A., and *Shimizu, T.
    Protein arginine methyltransferase 7 has a novel homodimer-like structure formed by tandem repeats.
    FEBS Lett. 588, 1942-1948 (2014) pubmed
  4. Usui, K., *Ohto, U., Ochi, T., Shimizu, T., and *Satow, Y.
    Expression, purification, crystallisation and preliminary X-ray crystallographic analysis of human β-Galactosidase.
    Acta Crystallogr. F68, 73-77 (2012) pubmed
  5. Ohto, U., Miyake, K., and *Shimizu, T.
         Crystal Structures of Mouse and Human RP105/MD-1 Complexes Reveal Unique Dimer Organization of the Toll-Like Receptor Family.
    J. Mol. Biol. 413, 815-825 (2011)    pubmed
  6. Kokabu, Y., Murayama, Y., Kuwabara, N., Oroguchi, T., Hashimoto, H., Tsutsui, Y., Nozaki, N., Akashi, S., Unzai, S., Shimizu, T., Iwasaki, H., Sato, M., and *Ikeguchi, M.
    The fission yeast Swi5-Sfr1 complex, an activator of Rad51 recombinase, forms an extremely elongated Dogleg-shaped structure.
    J. Biol. Chem. 286, 43569-43576 (2011)    pubmed

主要論文

  1. *Hashimoto, H., Hara, K., Hishiki, A., Kawaguchi, S., Shichijo, N., Nakamura, K., Unzai, S., Tamaru, Y., Shimizu, T., and Sato, M.
    Crystal structure and functional implication of zinc-finger domain of Nanos.
    EMBO Rep. 11, 848-853 (2010)
  2. Oda, T., Hashimoto, H., Kuwabara, N., Akashi, S., Hayashi, K., Kojima, C., Wong, HL., Kawasaki, T., Shimamoto, K., Sato, M., and *Shimizu, T.
    The structure of the N-terminal regulatory domain of a plant NADPH oxidase and its functional implications.
    J. Biol. Chem. 285, 1435-1445 (2010)
  3. Hishiki, A., *Hashimoto, H., Hanafusa, T., Kamei, K., Ohashi, E., Shimizu, T., *Ohmori, H., and Sato, M.
    Structural basis for novel interactions between human translesion synthesis polymerases and PCNA.
    J. Biol. Chem. 284, 10552-10560 (2009)
  4. Imasaki, T., Shimizu, T., Hashimoto, H., Hidaka, Y., Kose, S., Imamoto, N., Yamada, M., and *Sato, M.
    Structural basis for substrate recognition and dissociation by human transportin 1.
    Mol. Cell     28, 57-67 (2007)
  5. Arita, K., Hashimoto, H., Igari, K., Akaboshi, M., Kutsuna, S., Sato, M., and *Shimizu, T.
    Structural and Biochemical Characterization of a Cyanobacterium Circadian Clock-modifier Protein.
    J. Biol. Chem. 282, 1128-1135 (2007)
  6. Chirifu, M., Hayashi, C., Nakamura, T., Toma, S., Shuto, T., Kai, H., Yamagata, Y., Davis, SJ., and *Ikemizu, S.
    Crystal structure of the IL-15-IL-15Ralpha complex, a cytokine-receptor unit presented in trans.
    Nat. Immunol. 8, 1001-1007 (2007)
  7. Okuda, K., Nakamura, T., Sugita, M., Shimizu, T., and *Shikanai, T.
    A pentatricopeptide repeat protein is a site-recognition factor in chloroplast RNA editing.
    J. Biol. Chem. 281, 37661-37667 (2006)
  8. Arita, K., Shimizu, T., Hashimoto, H., Hidaka, Y., Yamada, M., and *Sato, M.
    Structural basis for histone N-terminal recognition by human peptidylarginine deiminase 4.
    Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 5291-5296 (2006)
  9. Naoe, Y., Arita, K., Hashimoto, H., Kanazawa, H., Sato, M., and *Shimizu, T.
    Structural characterization of calcineurin B homologous protein 1.
    J. Biol. Chem. 280, 32372-32378 (2005)
  10. Arita, K., Hashimoto, H., Shimizu, T., Nakashima, K., Yamada, M., and *Sato, M.
    Structural basis for Ca2+-induced activation of human PAD4.
    Nat. Struct. Mol. Biol. 11, 777-783 (2004)

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