エピジェネティクス制御研究ユニット|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

エピジェネティクス制御研究ユニット

ユニットリーダー

梅原 崇史Ph.D.

  • 拠点:横浜/西研究棟W221
  • E-mail:takashi.umehara[at]riken.jp[at]を@に変えてください

「後付け」の生命情報を望みどおりに変える

研究内容

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」される生命情報に取り組む研究分野です。この「後付け」の主な実体は、クロマチンと呼ばれるゲノムDNA とヒストンタンパク質の複合体に対する化学修飾です。エピジェネティクスは癌やiPS 細胞、寿命の制御に関わることから、創薬や再生医療、アンチエイジングの分子標的として注目を集めています。私たちの研究室では、ヒトのエピジェネティクスの情報を精密に再現・検出・制御する技術の開発を通して、疾患やiPS 細胞、抗老化を望みどおりに操作することをめざします。

エピジェネティクスの再現
設計通りにアセチル化されたタンパク質の合成技術。この技術により、転写活性なクロマチンを試験管内で精密に再現することができる。

エピジェネティクスの検出
ヒストンH4 テイルの2 残基のアセチル化を検出する抗体の開発。この抗体を用いて、転写が超活性化したクロマチンを1 ヌクレオソーム分解能で検出することができる。

エピジェネティクスの制御
タンパク質の構造に基づいて開発したヒストン脱メチル化酵素阻害剤S2101。この化合物はエピジェネティクス制御試薬として市販されている。

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遺伝情報の制御分子の開発(創薬研究)

主要論文

  • Handoko L, Kaczkowski B, Hon CC, et al.
    JQ1 affects BRD2-dependent and independent transcription regulation without disrupting H4-hyperacetylated chromatin states.
    Epigenetics 13. (2018) doi: 10.1080/15592294.2018.1469891
  • Osada N, Kikuchi J, Umehara T, et al.
    Lysine-specific demethylase 1 inhibitors prevent teratoma development from human induced pluripotent stem cells.
    Oncotarget 9. 6450-6462 (2018) doi: 10.18632/oncotarget.24030
  • Shinohara Y, Koyama YM, Ukai-Tadenuma M, et al.
    Temperature-sensitive substrate and product binding underlie temperature-compensated phosphorylation in the clock.
    Molecular Cell 67. 783-798 (2017) doi: 10.1016/j.molcel.2017.08.009
  • Niwa H, Umehara T.
    Structural insight into inhibitors of flavin adenine dinucleotide-dependent lysine demethylases"
    Epigenetics 12. 340-352 (2017) doi: 10.1080/15592294.2017.1290032
  • Takemoto Y, Ito A, Niwa H, et al.
    Identification of cyproheptadine as an inhibitor of SET domain containing lysine methyltransferase 7/9 (Set7/9) that regulates estrogen-dependent transcription.
    Journal of Medicinal Chemistry 59. 3650-3660 (2016) doi: 10.1021/acs.jmedchem.5b01732
  • Kashiwagi K, Takahashi M, Nishimoto M, et al.
    Crystal structure of eukaryotic translation initiation factor 2B.
    Nature 531. 122-125 (2016) doi: 10.1038/nature16991
  • Wakamori M, Fujii Y, Suka N, et al.
    Intra- and inter-nucleosomal interactions of the histone H4 tail revealed with a human nucleosome core particle with genetically-incorporated H4 tetra-acetylation.
    Scientific Reports 5. 17204 (2015) doi: 10.1038/srep17204
  • Hino S, Sakamoto A, Nagaoka K, et al.
    FAD-dependent lysine-specific demethylase-1 regulates cellular energy expenditure
    Nature Communications 3. 758 (2012) doi: 10.1038/ncomms1755
  • Ito T, Umehara T, Sasaki K, et al.
    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) doi: 10.1016/j.chembiol.2011.02.009
  • Mimasu S, Umezawa N, Sato S, et al.
    Structurally designed trans-2-phenylcyclopropylamine derivatives potently inhibit histone demethylase LSD1/KDM1
    Biochemistry 49. 6494-6503 (2010) doi: 10.1021/bi100299r
  • Umehara T, Nakamura Y, Jang MK, et al.
    Structural basis for acetylated histone H4 recognition by the human BRD2 bromodomain.
    Journal of Biological Chemistry 285. 7610-7618 (2010) doi: 10.1074/jbc.M109.062422

業績一覧

メンバー

梅原 崇史ユニットリーダー takashi.umehara[at]riken.jp CV
Nando Dulal DAS研究員 nando.das[at]riken.jp
菊地 正樹研究員 masaki.kikuchi[at]riken.jp
森田 鋭技師 satoshi.morita[at]riken.jp
若森 昌聡技師 masatoshi.wakamori[at]riken.jp
佐藤 心技師 shin.sato[at]riken.jp
丹羽 英明上級技師* hideaki.niwa[at]riken.jp
栃尾 尚哉客員研究員 naoya.tochio[at]riken.jp
青木 大将大学院生リサーチ・アソシエイト daisuke.aoki[at]riken.jp

*:兼務/ [at]を@に変えてください

研究者 Q & A

Q研究の道を選んだきっかけは何ですか?

父が研究者だったこと

Q研究を通して究極的に何を知りたいですか?

不治の病をどこまでどうやって治せるのか

Q研究の最大の魅力は何ですか?

不可能だったことを可能にすること

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