エピジェネティクス制御研究ユニット

エピジェネティクス（後成遺伝学）は、先天的な遺伝情報に「後付け」される生命情報を扱う研究分野です。この「後付け」は、ヌクレオソームと呼ばれるゲノムDNAとヒストンタンパク質の複合体に対する化学修飾が主な実体です。エピジェネティクスは癌や生活習慣病などの疾病に関わることから、創薬標的として注目を集めています。当ユニットは、様々なエピジェネティクス情報を持つヌクレオソームを精密に再構成する技術を開発し、ヒトのエピジェネティクス状態を試験管内で再現することをめざします。さらに、エピジェネティクスを制御する分子の開発を通して、細胞の機能や疾病を制御することをめざします。

研究分野

生物学 & 生化学 / 分子生物 & 遺伝学 / 臨床医学 / 学際研究

研究テーマ

• エピジェネティクスの試験管内再構成とその応用（合成生物学）
• エピジェネティクスの分子基盤と制御機構の理解（構造生物学）
• エピジェネティクスと生命情報の制御分子の開発（創薬基礎研究）

主要論文

1. *Niwa, H., *Handa, N., Tomabechi, Y., Honda, K., Toyama, M., Ohsawa, N., Shirouzu, M., Kagechika, H., Hirano, T., Umehara, T. and Yokoyama, S.:
   "Crystal structures of histone methyltransferase SET7/9 in complexes with adenosylmethionine derivatives"
   Acta Cryst. D69 in press (2013).
2. Hino, S., Sakamoto, A., Nagaoka, K., Anan, K., Wang, Y., Mimasu, S., Umehara, T., Yokoyama, S., Kosai, K.I. and Nakao, M.:
   "FAD-dependent lysine-specific demethylase-1 regulates cellular energy expenditure"
   Nature Communications 3: 758. doi: 10.1038/ncomms1755 (2012).
3. #Umehara, T., Shirouzu, M. and #Yokoyama, S.:
   "Structural biology toward rational drug development in collaboration with molecular imaging"
   Curr. Med. Imaging Rev. 8, 308–313 (2012).
4. Wakamori, M., #Umehara, T. and #Yokoyama, S.:
   "A tandem insertion vector for large-scale preparation of nucleosomal DNA"
   Anal. Biochem. 423, 184–186 (2012).
5. Ito, T., Umehara, T., Sasaki, K., Nakamura, Y., Nishino, N., Terada, T., Shirouzu, M., Padmanabhan, P., Yokoyama, S., Ito, A. and Yoshida, M.:
   "Real-time imaging of histone H4K12-specific acetylation determines the modes of action of histone deacetylase and bromodomain inhibitors"
   Chemistry & Biology 18, 495–507 (2011).
6. *Sato, S., *Mimasu, S., *Sato, A., Hino, N., Sakamoto, K., Umehara, T. and Yokoyama, S.:
   "Crystallographic study of a site-specifically cross-linked protein complex with a genetically incorporated photo-reactive amino acid"
   Biochemistry 50, 250–257 (2011).
7. Mimasu, S., Umezawa, N., Sato, S., Higuchi, T., #Umehara, T. and #Yokoyama, S.:
   "Structurally designed trans-2-phenylcyclopropylamine derivatives potently inhibit histone demethylase LSD1/KDM1"
   Biochemistry 49, 6494–6503 (2010).
8. *Wakamori, M., *Umehara, T. and Yokoyama S.:
   "A series of bacterial co-expression vectors with rare-cutter recognition sequences"
   Protein Expr. Purif. 74, 88–98 (2010).
9. Umehara, T., Nakamura, Y., Wakamori, M., Ozato, K., Yokoyama, S. and Padmanabhan, B.:
   "Structural implications for K5/K12-di-acetylated histone H4 recognition by the second bromodomain of BRD2"
   FEBS Lett. 584, 3901–3908 (2010).
10. *Umehara, T., *Nakamura, Y., Jang, M.K., Nakano, K., Tanaka, A., Ozato, K., Padmanabhan, B. and Yokoyama, S.:
    "Structural basis for acetylated histone H4 recognition by the human BRD2 bromodomain"
    J. Biol. Chem. 285, 7610–7618 (2010).