石 井 連 携 研 究 グル ー プ（ 石 井 分 子 遺 伝 学 研 究 室 ） RIKEN BRC Annual Report
Ishii Research Collaborative Group2009 〜 2010

グループヘッド Head石井 俊輔（理博）
Shunsuke ISHII, Ph.D.

石 井 連 携 研 究グル ープ（石井分子遺伝学研究室）

ATF-7によるHtr5b遺伝子のエピジェネティック制御（図1）

果、dATF-2はヘテロクロマチン形成に必須であることが明らか

Epigenetic regulation of Htr5b gene by ATF-7. (Fig.1)となった。そして、ストレスによってdATF-2がリン酸化されると、ヘヒストン メチル化酵素
ATF-7

テロクロマチン領域から、dATF-2が遊離し、ヘテロクロマチン形転写抑制

Htr5b 遺伝子成が阻害されることが示された。
このように、ストレスによるヘテロクロマチン形成の制御機構の一端が明らかにされた。

Ishii Research Collaborative Group（3）Genetic analysis of transcriptional regulators
by using Drosophila
Fission yeast homolog of ATF-2, Atf1, is involved in the hetero-

ミッションと事業概要 Mission
達の体の発生・分化や防御・恒常性の維持のためには、巧妙な遺伝子の発現制御、特に「転写の制御」、が必要で私 ある。当連携研究グループでは、発生・生体防御・疾患などに関連する転写制御因子の機能をマウスやショウジョウ

社会的分離
ストレス

chromatin formation. To examine whether ATF-2 family oftranscription factor contributes to heterochromatin formation inp38

ヒストン アセチル化酵素
ATF-7 -Phigher organisms, we identiﬁed Drosophila homolog of ATF-2,
転写誘導dATF-2, and its mutant. In the position eﬀect variegation

バエの個体レベルで研究している。
これらの遺伝子発現ネットワーク解析に係る研究を通して、バイオリソースセンターのリソ

assays, dATF-2 mutation abrogated the heterochromatin-ース業務に貢献することを目指している。

dependent silencing of wt gene expression, indicating thatdATF-2 is required for heterochromatin formation. Further-For development, diﬀerentiation, defense against pathogen, and homeostasis, the elegant regulation of gene expression,

more, stresses which can induce phosphorylation of dATF-2,

especially transcriptional control, is required. We are investigating the physiological role of transcription regulators involved

leads a release of dATF-2 from the heterochromatin and ain development, immunity, and various diseases using mice and ﬂy. Through analysis of gene expression network by these

disruption of heterochromatin. Thus, these results suggest thattranscription regulators, we are aiming to contribute to the Bioresource Center.
ATF-7はヒストンメチル化を介して、Htr5b遺伝子の転写を抑制している。社会的分離ストレスにより、ATF-7がリン酸化されると、転写が亢進し、マウスは行動異常を呈する。

平成21年度の成果
Research and Development in 2009-2010

nucleoli, while certain amounts of RPL4 are localized in thenucleoplasm and bind to c-Myb. Serum starvation orgrowth factors and nutritional signals positively regulate c-Myb
activity via modulating the subcellular localization of RPL4.

核内がん遺伝子産物c-Mybは、未分化造血細胞において、細胞周期G1/S期の移行に必要な遺伝子や、アポトーシスを防ぐ遺ATF-7 binds to the transcriptional regulatory region of the Htr5b gene andsuppresses its transcription by recruiting histone H3-K9 methyltransferase.
Social isolation stress induces phosphorylation of ATF-7, leading to a releaseof ATF-7 from the Htr5b gene and an induction of Htr5b transcription. This
causes the abnormal behavior of mice.

2-deoxyglucose treatment induces the movement of RPL4 fromthe nucleoplasm to the nucleoli. These results suggest that（1）転写制御因子として機能する
核内がん遺伝子産物の研究（2）Induction of gene expression by extracellularstimuli
The transcription factor ATF-7 is structurally related to ATF-2,
which is activated by various stresses, including inﬂammatory（2）細胞外刺激による遺伝子発現誘導の研究

cytokines. We have found that Atf-7-deﬁcient mice exhibit

伝子の転写を誘導し、細胞増殖を促進する。
しかし、c-Myb活性ATF-2ファミリーメンバーの一つATF-7のノックアウトマウスが、

abnormal behaviors and increased 5-HT receptor 5B (Htr5b)を正に制御するメカニズムついては分かっていなかった。私達は、不安様行動を示す事を見出した。ATF-7変異体の中脳では、
セmRNA levels in the dorsal raphe nuclei. ATF-7 silences thec-Mybに結合する因子を解析し、リボソームタンパク質L4（ RPL4）ロトニン受容体5b（Htr5b）の発現が上昇していた。ATF-7は、

transcription of Htr5B by directly binding to its 5'-regulatoryが直接c-Mybに結合し、c-Myb活性を促進することを見出した。

Htr5b遺伝子の転写制御領域に結合し、ヒストンH3K9トリメチル

region, and mediates histone H3-K9 trimethylation via interac-

細胞内では、ほとんどのRPL4は核小体に局在しているが、一部化酵素ESETをリクルートし、ヒストンH3K9のメチル化を亢進して、

tion with the ESET histone methyltransferase. Isolation-rearedのRPL4が核質にも局在し、c-Mybと結合する。そして、細胞増殖転写を抑制することが示された（図１）。ATF-7変異体の行動異wild-type (WT) mice exhibit abnormal behaviors that resemble

因子の刺激や、栄養シグナルが豊富に存在する場合には、多くの常は、野生型マウスを単独飼育し、社会的分離ストレスを与えた

those of Atf-7-deﬁcient mice. Upon social isolation stress, ATF-7

RPL4が核質に局在し、c-Myb活性がより強くなることが示唆され際に観察される行動異常の一部と似通っていた。そして、社会的in the dorsal raphe nucleus is phosphorylated via p38 and isた。
このように、c-Myb活性が正に制御されるメカニズムの一端が分離ストレスによってHtr5b遺伝子の発現が顕著に誘導されるこ

released from the Htr5b promoter, leading to the upregulation

明らかにされた。とが示された。
さらに、社会的分離ストレスによって、ATF-7がリンof Htr5b. Thus, ATF-7 may have a critical role in gene expres-酸化され、Htr5b遺伝子の転写制御領域から遊離することも示さ

sion induced by social isolation stress.

（1）Nuclear oncogene products as a transcriptinal
regulator

れた。
このように、社

Vertebrate c-Myb positively regulates cell cycle progression via

ような長期的ストレス

ATF-2の分裂酵母ホモログAtf1は、ヘテロクロマチン形成にinducing a group of target genes which are required for G1/S

が 行 動 異 常を誘 導関与することが報告されている。高等動物におけるヘテロクロマ

transition. However, it remains unknown whether speciﬁcするメカニズムの一チン形成にATF-2が関与するかどうかを明らかにするため、
ショ

signals positively regulate c-Myb activity. We have found that端 が 明らか にされウジョウバエATF2（ dATF-2）を同定し、変異体を同定した。ヘribosomal protein L4 (RPL4) directly binds to c-Myb andた。

テロクロマチン形成を解析するために、Position Eﬀect Varie-

positively regulate its activity. Most of RPL4 are localized in the52heterochromatin structure is regulated by stresses via ATF-2.

会的分離ストレスの職員とメンバー構成
Members
主任研究員 Laboratory Head石井 俊輔 Shunsuke ISHII, Ph.D.
副主任研究員 Vice Chief Scientist前川 利男 Toshio MAEKAWA, Ph.D.
専任研究員 Senior Research Scientist
野村 照明 Teruaki NOMURA, Ph.D.
高木 豪 Tsuyoshi TAKAGI, Ph.D.
品川 敏恵 Toshie SHINAGAWA, Ph.D.

（3）ショウジョウバエを用いた遺伝学的解析

gationのアッセイ系で、dATF-2変異の影響を解析した。その結53