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泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
放射線生物研究, 51(1), p.91 - 106, 2016/03
放射線などのストレス応答に対する細胞内のタンパク質反応ネットワークの調整機構の解明に大きな威力を発揮すると考えられる円二色性(CD)スペクトル測定の実験、解析方法の解説を行うと共に、われわれがCDスペクトル測定により同定したヒストンタンパク質H2A, H2BのDNA損傷誘起二次構造変化について紹介した。
泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
Radiation Research, 184(5), p.554 - 558, 2015/11
被引用回数：7 パーセンタイル：33.11(Biology)We measured and compared the circular dichroism (CD) spectra and secondary structures of histone proteins H2A, H2B, and their variants extracted from X-irradiated and unirradiated human HeLa cells. Compared to unirradiated cells, a relative increase in 
-helix structure and decrease in other secondary structures was observed in X-irradiated cells. These structural alterations persisted for at least 24 hours, which is substantially longer than the 2 hours generally known to be required for DNA double strand break repair.
泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
In a unit chromatin architecture of eukaryotic cells, DNA wraps around histone proteins. It has been gradually recognized that chemical modifications of histones play important roles in DNA repair processes. Kinds of modifications and the functions of modified histones are widely studied, but the conformation of modified histone has not been studied well. In this work, we investigated the secondary structural change of histone H2A/H2B induced by X-ray irradiation to living cells, measuring circular dichroism (CD) spectra. The CD spectra show that -helix structure relatively increased in the X-irradiated cells. The secondary structural change would be induced by chemical modifications of histone H2A/H2B. This structural change may also play important roles in DNA repair processes.
山本 悟史; 泉 雄大; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
DNA鎖が放射線により切断されると、その切断箇所にDNA修復酵素が素早く誘導されるがその誘導メカニズムの詳細はまだ明らかにされていない部分が多い。過去の研究により、染色体中ではDNA分子に生じた2本鎖切断部位近傍のヒストンタンパク質が特異的にリン酸化を受けることが知られている。我々は、このような化学修飾によりヒストン中のへリックスやシートなどの2次構造が変化することで、これをターゲットにDNA修復酵素が損傷部位に誘導されるという作業仮説を立てた。これを証明するため、ヒトがん細胞(HeLa細胞)に大線量(40Gy)のX線を照射し、DNAに大量の2本鎖切断を誘発させた後の照射細胞及び未照射の細胞からヒストンを抽出し、円偏光二色性(CD)スペクトル分析を行った。CD測定は、タンパク質の様々な2次構造に特異的なスペクトルを与えることが知られている。今回得られた照射細胞由来のヒストンに対するCDスペクトルの解析から、2次構造としてアルファへリックスの場所あるいはその量に変化が現れることが明らかになった。この変化に応じてDNA修復が進行することが推測される。
泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
真核生物のDNAは、H2A, H2B, H3, H4と呼ばれるサブユニットから構成されるヒストンタンパク質に巻き付いて存在している。本研究では、損傷したDNAの修復過程におけるヒストンタンパク質の構造変化を調査するために、X線を照射した細胞からH2AとH2Bを抽出し、タンパク質の二次構造変化に敏感な円二色性(CD)スペクトルの測定を行った。CDスペクトルの解析により、X線を照射した細胞から抽出したヒストンH2A/H2Bは、未照射の場合に比べ、-ヘリックス構造が相対的に増加していることが確認された。このような構造変化が損傷修復過程にどのように寄与しているのかは今のところ不明であるが、修復タンパク質を損傷個所に誘導する目印として機能している可能性が考えられる。
泉 雄大; 藤井 健太郎; 松尾 光一*; 横谷 明徳
no journal, ,
DNA wraps around core histone proteins composed of several subunits named as H2A, H2B, H3, and H4 in eukaryotic nuclei. It has been gradually recognized that chemical modifications of histones play important roles in DNA repair processes. Recently, we observed relative increment of -helix structure of histone H2A/H2B induced by X-irradiation to human cells using circular dichroism (CD) spectroscopy. In this work, we investigated the secondary structural change of histone H3/H4 measuring vacuum ultraviolet CD (VUV-CD) spectra. The VUV-CD spectra did not show apparent difference between H3/H4 extracted from X-irradiated cells and that extracted from unirradiated cells. This result suggests that (1) the structure of H3/H4 was not altered although that of H2A/H2B was altered, or (2) opposite structural changes between H3 and H4 occurred, for example, -helix structure of H3 increased, but that of H4 decreased, since CD spectra reflect total amount of each secondary structure.
山本 悟史; 泉 雄大; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
放射線により細胞核中に生じたDNAの二本鎖切断は、その多くが複数の修復経路で効率よく修復されることが知られている。DNA損傷部位近傍のヒストンが化学修飾を受けることにより立体構造が変化し、これをターゲットにしてDNA修復酵素が損傷部位に誘導されると推測される。そこで本研究では、DNA損傷部位のヒストンの化学修飾により、どのようなタンパク質の立体構造の変化が起きているのかを明らかにすることを目的とした。ヒト細胞にX線を照射し細胞核内のDNAに損傷を誘発した後、細胞から抽出したヒストンに対して円偏光二色性(CD)スペクトル測定を行い2次構造を解析した。その結果、へリックス構造が有意に増加することを見出した。このような二次構造変化は、クロマチン修復ダイナミクスと深く関連している可能性がある。
泉 雄大
no journal, ,
DNA wraps around core histone proteins composed of several subunits named as H2A, H2B, H3, and H4 in eukaryotic nuclei. It has been gradually recognized that chemical modifications of histones play important roles in DNA repair processes. However, the dynamics of histones during DNA damage repair processes is not explained completely. In this work, we confirmed whether the structural alterations of histone H2A and H2B (H2A-H2B) are induced by DNA damage responses using vacuum ultraviolet circular dichroism (VUV-CD) spectroscopy. The VUV-CD spectra showed that -helix content of H2A-H2B extracted from X-irradiated human cells relatively increased comparing to that from unirradiated cells (38.3 
46.5%). Since X-ray damage to H2A-H2B itself induces decrement of -helix structures, we concluded that the structural alterations were induced as a results of DNA damage responses, such as DNA damage repair processes.
泉 雄大; 藤井 健太郎; 山本 悟史*; 松尾 光一*; 横谷 明徳
no journal, ,
DNA wraps around core histone proteins composed of several subunits named as H2A, H2B, H3, and H4 in eukaryotic nuclei. It has been gradually recognized that chemical modifications of histones play important roles in DNA repair processes. Recently, we observed relative increment of -helix structure of H2A and H2B (H2A-H2B) induced by X-ray irradiation to human cells. In this work, we investigated structural alterations of H3 and H4 (H3-H4) extracted from X-irradiated cells using vacuum ultraviolet circular dichroism (VUV-CD) spectroscopy. The VUV-CD spectral shape of H3-H4 extracted from X-irradiated cells was different from that from unirradiated cells. Analyzing the CD spectra, we found that -helix structure component of H3-H4 relatively decreased by X-irradiation to cells. This is an opposite of structural change observed in H2A-H2B. The mechanism of histone structural alterations in response to X-ray irradiation has not been identified yet, but a possible mechanism could be via post-translational modifications which are known to occur in histones during DNA damage responses. Cyclopedic VUV-CD spectroscopy of specific modified-histones to understand the alteration mechanism and its contribution to DNA repair processes is warranted for future studies.
