Updated on 2026/09/15

写真a

 
OHYAMA, Takashi
 
Affiliation
Faculty of Education and Integrated Arts and Sciences
Job title
Professor Emeritus
Degree
Doctor of Science ( Nagoya University )
Homepage URL
http://www.waseda.jp/sem-ohyama/

Research Experience

  • 2024.04
    -
    Now

    Waseda University   Emeritus Professor

  • 2024.04
    -
    Now

    Waseda University, Emeritus Professor

  • 2006
    -
    2024.03

    Waseda University   Faculty of Education and Integrated Arts and Sciences

  • 2006
    -
    2024.03

    Department of Biology, Waseda University

  • 1994
    -
    2006

    Konan University   Faculty of Science and Engineering, Department of Biology

  • 1994
    -
    2006

    Department of Biology, Konan University

  • 1994
    　
    　

    ｽｲｽ連邦工科大学細胞生物学研究所

  • 1994
    　
    　

    Institut fur Zellbiologie, ETH Zurich

  • 1990
    -
    1994

    （財）地球環境産業技術研究機構（兼任）

  • 1990
    -
    1994

    Research Institute of Innovative Technology for the Earth

  • 1987
    -
    1994

    明治乳業ヘルスサイエンス研究所

  • 1987
    -
    1994

    Meiji Institute of Health Science

  • 1986
    -
    1987

    三菱化成生命科学研究所

  • 1986
    -
    1987

    Mitsubishi Kasei Institute of Life Science

  • 1979
    -
    1981

    民間企業

  • 1979
    -
    1981

    AICA Kogyo Company, Limited

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Education Background

  • 1982.04
    -
    1985.03

    Nagoya University   Graduate School of Science   Molecular Biology  

  • 1977.04
    -
    1979.03

    Nagoya University  

  • 1973.04
    -
    1977.03

    Nagoya University  

Committee Memberships

  • 2014.09
    -
    Now

    日本生化学会  評議員

Professional Memberships

  • 　
    　
    　

    The Molecular Biology Society of Japan

  • 　
    　
    　

    The Japanese Biochemical Society

  • 　
    　
    　

    The American Society for Cell Biology

  • 　
    　
    　

    食虫植物研究会

Research Areas

  • Genome biology / Molecular biology / Genetics / Evolutionary biology

Research Interests

  • 自己集合・自己組織化

  • 必須金属

  • ES細胞

  • 食虫植物

  • epigenetics

  • DNA物性

  • DNA高次構造

  • クロマチン

  • 染色体

  • 遺伝情報

  • 遺伝子発現

  • physical properties of DNA

  • DNA conformation

  • chromatin

  • chromosome

  • genetic information

  • gene expression

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Awards

  • 科研費審査における貢献

    2015   日本学術振興会  

  • JB Award 2014

    2014   The Japanese Biochemical Society  

 

Papers

  • Distinctive physical properties of DNA shared by RNA polymerase II gene promoters and 5´-flanking regions of tRNA genes

    K. Uemura, T. Ohyama

    J. Biochem.   175   395 - 404  2024  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Physical peculiarity of two sites in human promoters: universality and diverse usage in gene function

    K. Uemura, T. Ohyama.

    Int. J. Mol. Sci.   25   1487  2024  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Expression and function of an S1-type nuclease in the digestive fluid of a sundew Drosera adelae

    Meng Yu, Naoki Arai, Tadahiro Ochiai, Takashi Ohyama

    Ann. Bot.   131   335 - 346  2023  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Cruciform formable sequences within Pou5f1 enhancer are indispensable for mouse ES cell integrity

    Yu Yamamoto, Osamu Miura, Takashi Ohyama

    Int. J. Mol. Sci.   22 ( 7 ) 3399  2021  [Refereed]  [International journal]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    　View Summary

    DNA can adopt various structures besides the B-form. Among them, cruciform structures are formed on inverted repeat (IR) sequences. While cruciform formable IRs (CFIRs) are sometimes found in regulatory regions of transcription, their function in transcription remains elusive, especially in eukaryotes. We found a cluster of CFIRs within the mouse Pou5f1 enhancer. Here, we demonstrate that this cluster or some member(s) plays an active role in the transcriptional regulation of not only Pou5f1, but also Sox2, Nanog, Klf4 and Esrrb. To clarify in vivo function of the cluster, we performed genome editing using mouse ES cells, in which each of the CFIRs was altered to the corresponding mirror repeat sequence. The alterations reduced the level of the Pou5f1 transcript in the genome-edited cell lines, and elevated those of Sox2, Nanog, Klf4 and Esrrb. Furthermore, transcription of non-coding RNAs (ncRNAs) within the enhancer was also upregulated in the genome-edited cell lines, in a similar manner to Sox2, Nanog, Klf4 and Esrrb. These ncRNAs are hypothesized to control the expression of these four pluripotency genes. The CFIRs present in the Pou5f1 enhancer seem to be important to maintain the integrity of ES cells.

    DOI PubMed

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    8
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    (Scopus)

  • Organ-specific expression and epigenetic traits of genes encoding digestive enzymes in the lance-leaf sundew (Drosera adelae)

    Arai Naoki, Ohno Yusuke, Jumyo Shinya, Hamaji Yusuke, Ohyama Takashi

    J. Exp. Bot.   72   1946 - 1961  2020  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • A strong structural correlation between short inverted repeat sequences and the polyadenylation signal in yeast and nucleosome exclusion by these inverted repeats.

    Miura, O, Ogake, T, Yoneyama, H, Kikuchi, Y, Ohyama, T

    Curr. Genet.   65   575 - 590  2019  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • New aspects of magnesium function: A key regulator in nucleosome self-assembly, chromatin folding and phase separation.

    Ohyama, T

    Int. J. Mol. Sci.   20   4232  2019  [Refereed]  [Invited]

    Authorship：Lead author, Last author, Corresponding author

  • Correction to: Requirement or exclusion of inverted repeat sequences with cruciform-forming potential in Escherichia coli revealed by genome-wide analyses (Current Genetics, (2018), 64, 4, (945-958), 10.1007/s00294-018-0815-y)

    Osamu Miura, Toshihiro Ogake, Takashi Ohyama

    Curr. Genet.   64 ( 5 ) 1171  2018.10  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

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  • Requirement or exclusion of inverted repeat sequences with cruciform-forming potential in Escherichia coli revealed by genome-wide analyses

    Osamu Miura, Toshihiro Ogake, Takashi Ohyama

    Curr. Genet.   64   1 - 14  2018.02  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

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    12
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    (Scopus)

  • Involvement of the response regulator CtrA in the extracellular DNA production of the marine bacterium Rhodovulum sulfidophilum.

    Komatsu, H, Yamamoto, J, Suzuki, H, Nagao, N, Hirose, Y, Ohyama, T, Umekage, S, Kikuchi, Y

    Gen. Appl. Microbiol.   64   103 - 107  2018  [Refereed]

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  • Magnesium chloride and polyamine can differentiate mouse embryonic stem cells into trophectoderm or endoderm

    Jun-ichi Tanase, Takehiro Yokoo, Yuuki Matsumura, Makoto Kinoshita, Yo Kikuchi, Hirofumi Suemori, Takashi Ohyama

    Biochem. Biophys. Res. Commum.   482 ( 4 ) 764 - 770  2017.01  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

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    4
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    (Scopus)

  • Cloning and characterization of a human genomic sequence that alleviates repeat-induced gene silencing

    Miki Fukuma, Yuto Ganmyo, Osamu Miura, Takashi Ohyama, Noriaki Shimizu

    Plos One   11 ( 4 ) e0153338  2016.04  [Refereed]

    　View Summary

    Plasmids bearing a mammalian replication initiation region (IR) and a nuclear matrix attachment region (MAR) are spontaneously amplified in transfected mammalian cells, and such amplification generates chromosomal homogeneously staining regions (HSRs) or extrachromosomal double minutes (DMs). This method provides a novel, efficient, and rapid way to establish cells that stably produce high levels of recombinant proteins. However, because IR/MAR plasmids are amplified as repeats, they are frequently targeted by repeat-induced gene silencing (RIGS), which silences a variety of repeated sequences in transgenes and the genome. To address this problem, we developed a novel screening system using the IR/MAR plasmid to isolate human genome sequences that alleviate RIGS. The screen identified a 3,271 bp sequence (B-3-31) that elevated transgene expression without affecting the amplification process. Neither non-B structure (i.e., the inverted repeats or bending) nor known epigenetic modifier elements such as MARs, insulators, UCOEs, or STARs could explain the anti-silencing activity of B-3-31. Instead, the activity was distributed throughout the entire B-3-31 sequence, which was extremely A/T-rich and CpG-poor. Because B-3-31 effectively and reproducibly alleviated RIGS of repeated genes, it could be used to increase recombinant protein production.

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    7
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    (Scopus)

  • The gene transfer agent-like particle of the marine phototrophic bacterium Rhodovulum sulfidophilum

    Nobuyoshi Nagao, Junya Yamamoto, Hiroyuki Komatsu, Hiromichi Suzuki, Yuu Hirose, So Umekage, Takashi Ohyama, Yo Kikuchi

    Biochem. Biophys. Rep.   4   369 - 374  2015.12  [Refereed]

    　View Summary

    Gene transfer agents (GTAs) are shaped like bacteriophage particles but have many properties that distinguish them from bacteriophages. GTAs play a role in horizontal gene transfer in nature and thus affect the evolution of prokaryotic genomes. In the course of studies on the extracellular production of designed RNAs using the marine bacterium Rhodovulum sulfidophilum, we found that this bacterium produces a GTA-like particle. The particle contains DNA fragments of 4.5. kb, which consist of randomly fragmented genomic DNA from the bacterium. This 4.5-kb DNA production was prevented while quorum sensing was inhibited. Direct observation of the particle by transmission electron microscopy revealed that the particle resembles a tailed phage and has a head diameter of about 40. nm and a tail length of about 60. nm. We also identified the structural genes for the GTA in the genome. Translated amino acid sequences and gene positions are closely related to those of the genes that encode the Rhodobacter capsulatus GTA. This is the first report of a GTA-like particle from the genus Rhodovulum. However, gene transfer activity of this particle has not yet been confirmed. The differences between this particle and other GTAs are discussed.

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    18
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    (Scopus)

  • Functional analyses of carnivorous plant-specific amino acid residues in S-like ribonucleases

    Naoki Arai, Emi Nishimura, Yo Kikuchi, Takashi Ohyama

    Biochem. Biophys. Res. Commum.   465 ( 1 ) 108 - 112  2015.09  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed

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    5
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    (Scopus)

  • Structural and functional characteristics of S-like ribonucleases from carnivorous plants

    Emi Nishimura, Shinya Jumyo, Naoki Arai, Kensuke Kanna, Marina Kume, Jun-ichi Nishikawa, Jun-ichi Tanase, Takashi Ohyama

    Planta   240 ( 1 ) 147 - 159  2014.07  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed

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    17
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    (Scopus)

  • Positions of pluripotency genes and hepatocyte-specific genes in the nucleus before and after mouse ES cell differentiation

    K. Udagawa, T. Ohyama

    Genet. Mol. Res.   13 ( 1 ) 1979 - 1988  2014  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed

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    3
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    (Scopus)

  • S-like ribonuclease gene expression in carnivorous plants

    Emi Nishimura, Minako Kawahara, Reina Kodaira, Marina Kume, Naoki Arai, Jun-ichi Nishikawa, Takashi Ohyama

    Planta   238 ( 5 ) 955 - 967  2013.11  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

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    32
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    (Scopus)

  • The genome folding mechanism in yeast

    Hajime Kimura, Yasutoshi Shimooka, Jun-ichi Nishikawa, Osamu Miura, Shigeru Sugiyama, Shuji Yamada, Takashi Ohyama

    J. Biochem.   154 ( 2 ) 137 - 147  2013.08  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI

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    17
    Citation
    (Scopus)

  • Regions of unusually high flexibility occur frequently in human genomic DNA

    Hajime Kimura, Dai Kageyama, Mika Furuya, Shigeru Sugiyama, Noboru Murata, Takashi Ohyama

    Biosci. Biotechnol. Biochem.   77 ( 3 ) 612 - 617  2013.03  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed

  • Most methylation-susceptible DNA sequences in human embryonic stem cells undergo a change in conformation or flexibility upon methylation

    Yasutoshi Shimooka, Jun-Ichi Nishikawa, Takashi Ohyama

    Biochemistry   52 ( 8 ) 1344 - 1353  2013.02  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed

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    14
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    (Scopus)

  • Selective association between nucleosomes with identical DNA sequences

    Jun-ichi Nishikawa, Takashi Ohyama

    Nucl. Acids Res.   41 ( 3 ) 1544 - 1554  2013.02  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed

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    43
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    (Scopus)

  • A designed curved DNA sequence remarkably enhances transgene expression from plasmid DNA in mouse liver

    S. Fukunaga, G. Kanda, J. Tanase, H. Harashima, T. Ohyama, H. Kamiya

    Gene Ther.   19 ( 8 ) 828 - 835  2012.08  [Refereed]

    　View Summary

    The intranuclear disposition of plasmid DNA is extremely important for transgene expression. The interactions between the plasmid DNA and the histone proteins are one of the keys for controlling the disposition. In this study, the effects of a left-handedly curved sequence (20-40 repeated A center dot T tracts) on transgene expression from a plasmid were examined in vivo. A naked luciferase plasmid with the curved sequence was delivered into mouse liver by a hydrodynamics-based injection, and the luciferase activities were quantitated at various time points. Interestingly, transgene expression was markedly increased by the addition of the curved sequence. An analysis of the nucleosome positions near the left-handedly curved sequence suggested that the sequence functions as an acceptor of the histone core and allows nucleosome sliding, resulting in transcriptional activation. These results suggested that the designed curved DNA sequences could control transgene expression from plasmid DNAs in vivo.

    DOI

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    13
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    (Scopus)

  • Nuclear localization of reporter genes activated by curved DNA

    Koji Udagawa, Hajime Kimura, Hideyuki Tanabe, Takashi Ohyama

    J. Biosci. Bioeng.   113 ( 4 ) 431 - 437  2012.04  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

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    1
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    (Scopus)

  • Competence of an artificial bent DNA as a transcriptional activator in mouse ES cells

    Jun-ichi Tanase, Tasuku Mitani, Koji Udagawa, Jun-ichi Nishikawa, Takashi Ohyama

    Mol. Biol. Rep.   38 ( 1 ) 37 - 47  2011.01  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI

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    5
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    (Scopus)

  • Highly Efficient Chromatin Transcription Induced by Superhelically Curved DNA Segments: The Underlying Mechanism Revealed by a Yeast System

    Jun-ichi Tanase, Nobuyuki Morohashi, Masashi Fujita, Jun-ichi Nishikawa, Mitsuhiro Shimizu, Takashi Ohyama

    BIOCHEMISTRY   49 ( 11 ) 2351 - 2358  2010.03  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

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    8
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    (Scopus)

  • Effects of carriers on transgene expression from plasmids containing a DNA sequence with high histone affinity

    Hiroyuki Kamiya, Satoki Fukunaga, Takashi Ohyama, Hideyoshi Harashima

    INTERNATIONAL JOURNAL OF PHARMACEUTICS   376 ( 1-2 ) 99 - 103  2009.07  [Refereed]

    　View Summary

    The intranuclear disposition of plasmid DNA is highly important for transgene expression. The effects of a left-handedly curved sequence with high histone affinity on transgene expression were examined in COS-7 cells with two kinds of carriers (Lipofectamine Plus and TransIT-LT1). Three plasmids containing the curved sequence at different positions were transfected. The transgene expression was affected by the position of the left-handedly curved sequence, and the sequence at appropriate locations enhanced the expression from plasmid DNAs. However, the position effects on the expression differed from those obtained by electroporation of the same plasmid DNAs in a naked form. In addition, the degree of expression enhancement seemed to depend on the carriers. These results suggest that the left-handedly curved sequence with high histone affinity could increase the transgene expression from a plasmid delivered with carriers. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

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    3
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    (Scopus)

  • The human actin-related protein hArp5: Nucleo-cytoplasmic shuttling and involvement in DNA repair

    Kumiko Kitayama, Mariko Kamo, Yukako Oma, Ryo Matsuda, Takafumi Uchida, Tsuyoshi Ikura, Satoshi Tashiro, Takashi Ohyama, Barbara Winsor, Masahiko Harata

    EXPERIMENTAL CELL RESEARCH   315 ( 2 ) 206 - 217  2009.01  [Refereed]

    　View Summary

    Certain actin-related proteins (Arps) of budding yeast are localized in the nucleus, and have essential roles as stoichiometric components of histone acetyltransferase (HAT) and chromatin remodeling complexes. On the other hand, identification of vertebrate nuclear Arps and their functional analyses are just beginning. We show that human Arp5 (hArp5) proteins are localized in the nucleus, and that arp5 Delta yeast cells are partially complemented by hArp5. Thus, hArp5 is a novel member of the nuclear Arps of vertebrates, which possess evolutionarily conserved functions from yeast to humans. We show here that hArp5 shuttles between the nucleus and the cytoplasm. Furthermore, after the induction of DNA double strand breaks (DSB), cell growth and the accumulation of phosphorylated histone H2AX (gamma-H2AX) are impaired by hArp5 depletion. Association of hArp5 with the hIno80 chromatin remodeling enzyme and decrease of chromatinbound hIno80 by hArp5-depletion indicate that hArp5 may have a role in the recruitment of the hINO80 complex to chromatin. Overexpression of hArp5 and hIno80 enhanced gamma-H2AX accumulation. These observations suggest that hArp5 is involved in the process of DSB repair through the regulation of the chromatin remodelling machinery. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI PubMed CiNii

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    37
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    (Scopus)

  • A common mechanical property shared by yeast nucleosomal DNAs.

    Kimura, H, Ohyama, T

    J. Adv. Sci.   20   37 - 40  2008  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI

  • The location of the left-handedly curved DNA sequence affects exogenous DNA expression in vivo

    Hiroyuki Kamiya, Satoki Fukunaga, Takashi Ohyama, Hideyoshi Harashima

    ARCHIVES OF BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS   461 ( 1 ) 7 - 12  2007.05  [Refereed]

    　View Summary

    The intranuclear disposition of a plasmid is extremely important for transgene expression. The effects of a left-handedly curved sequence with high histone affinity on plasmid expression were examined in vivo. A naked luciferase-plasmid was delivered into mouse liver by a hydrodynamics-based injection, and the luciferase activities were quantitated at various time points. The location of the left-handedly curved sequence determined the transgene expression, without affecting the amount of intranuclear exogenous DNA. The plasmid containing the curved sequence at the location that results in the exposure of the TATA box out of the nucleosome core showed the highest expression. These results suggest that sequences with high histone affinity could control transgene expression from plasmids in vivo. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    21
    Citation
    (Scopus)

  • Chromatin structure formed on a eukaryotic promoter activated by a left-handed superhelical bent DNA of 180 bp

    Noriyuki SUMIDA, Haruyuki SONOBE, Takashi OHYAMA

    Journal of Advanced Science   19 ( 1/2 ) 22 - 28  2007  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI CiNii

  • Regulation of chromatin structure by curved DNA: How activator binding sites become accessible

    Takashi Ohyama

    Nuclear Dynamics: Molecular Biology and Visualization of the Nucleus     227 - 238  2007

    Authorship：Lead author, Last author, Corresponding author

    DOI

    Scopus

  • Self-assembly of double-stranded DNA molecules at nanomolar concentrations

    Shotaro Inoue, Shigeru Sugiyama, Andrew A. Travers, Takashi Ohyama

    BIOCHEMISTRY   46 ( 1 ) 164 - 171  2007.01  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    60
    Citation
    (Scopus)

  • A designed curved DNA segment that is a remarkable activator of eukaryotic transcription

    Noriyuki Sumida, Jun-ichi Nishikawa, Haruka Kishi, Miho Amano, Takayo Furuya, Haruyuki Sonobe, Takashi Ohyama

    FEBS JOURNAL   273 ( 24 ) 5691 - 5702  2006.12  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Last author

    DOI PubMed CiNii

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    23
    Citation
    (Scopus)

  • Genetic information carried in DNA conformation and properties

    Takashi Ohyama, Noriyuki Sumida, Jun-ichi Tanase, Shotaro Inoue, Takahiro Okabe

    DNA Structure, Chromatin and Gene Expression, 2006     71 - 84  2006

    Authorship：Lead author, Corresponding author

  • Structural property of DNA that migrates faster in gel electrophoresis, as deduced by CD spectroscopy

    A Matsugami, K Tani, K Ouhashi, S Uesugi, M Morita, T Ohyama, M Katahira

    NUCLEOSIDES NUCLEOTIDES & NUCLEIC ACIDS   25 ( 4-6 ) 417 - 425  2006  [Refereed]

    　View Summary

    Bent DNAs are known to migrate slower than ordinary DNA in non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis. In contrast, several satellite DNAs have been shown to migrate fast. The structural property that causes the fast migration, however, is not clarified so far on molecular basis. We have investigated the structural property of a satellite DNA, which contains consecutive purine sequences and migrates faster in gel, by CD spectroscopy. Partial formation of an A-form-like structure has been suggested. Reduction in DNA length due to the formation of the A-form-like structure may be responsible for the fast migration. The pronounced rigidity of DNA may also contribute to the behavior.

    DOI

    Scopus

    7
    Citation
    (Scopus)

  • An S-like ribonuclease gene is used to generate a trap-leaf enzyme in the carnivorous plant Drosera adelae

    T Okabe, Y Iwakiri, H Mori, T Ogawa, T Ohyama

    FEBS LETTERS   579 ( 25 ) 5729 - 5733  2005.10  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

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    21
    Citation
    (Scopus)

  • Structural analysis of the gene encoding Drosera adelae S-like ribonuclease DA-I.

    Okabe, T, Futatsuya, C, Tanaka, O, Ohyama, T

    Journal of Advanced Science   17 ( 3/4 ) 218 - 224  2005  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI CiNii

  • A highly distinctive mechanical property found in the majority of human promoters and its transcriptional relevance

    Y Fukue, N Sumida, J Tanase, T Ohyama

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   33 ( 12 ) 3821 - 3827  2005  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    35
    Citation
    (Scopus)

  • Improvement of the aluminum borate whisker-mediated method of DNA delivery into rice callus

    K Mizuno, W Takahashi, T Ohyama, T Shimada, O Tanaka

    PLANT PRODUCTION SCIENCE   7 ( 1 ) 45 - 49  2004.03  [Refereed]

    　View Summary

    We improved the aluminum borate whisker-mediated method of DNA delivery into rice callus (Oryza saliva L., cv. Notohikari). The following factors were examined: amount of whiskers, the kind of apparatus for agitation, the type of whiskers, duration of agitation, and agitation speed. Twenty callused scutellar tissues were agitated in a 1.5 ml microtube containing aluminum borate whiskers (ABW), liquid medium, and the plasmid pAct1-F carrying the beta-glucuronidase (GUS) gene. After the agitation, the scutellar tissues were subjected to transient GUS expression assay, which visualizes GUS-expressing cells as blue spots. Efficiencies of DNA delivery were evaluated as the number of blue spots resulting from the assay. In the present study, we succeeded in improving the efficiency of DNA delivery by changing the apparatus for agitation from rotary (Vortex Genie 2) to multidirectional (MT-360), and the type of ABW from Alborex Y to an aminosilane-coated Alborex (Alborex YS3A).

    DOI CiNii

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    20
    Citation
    (Scopus)

  • Left-handedly curved DNA introduced into episomes can activate transcription in a TATA box-dependent manner

    Jun-ichi Nishikawa, Yoshiro Fukue, Takashi Ohyama

    Journal of Advanced Science   16 ( 3-4 ) 99 - 103  2004  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI CiNii

  • Core promoter elements of eukaryotic genes have a highly distinctive mechanical property

    Y Fukue, N Sumida, J Nishikawa, T Ohyama

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   32 ( 19 ) 5834 - 5840  2004  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    37
    Citation
    (Scopus)

  • Left-handedly curved DNA regulates accessibility to cis-DNA elements in chromatin

    J Nishikawa, M Amano, Y Fukue, S Tanaka, H Kishi, Y Hirota, K Yoda, T Ohyama

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   31 ( 22 ) 6651 - 6662  2003.11  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    29
    Citation
    (Scopus)

  • The curved DNA structure in the 5 '-upstream region of the light-responsive genes: its universality, binding factor and function for cyanobacterial psbA transcription

    M Asayama, H Kato, J Shibato, M Shirai, T Ohyama

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   30 ( 21 ) 4658 - 4666  2002.11  [Refereed]

    Authorship：Last author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    29
    Citation
    (Scopus)

  • Multimerization of restriction fragments by magnesium-mediated stable base pairing between overhangs: A cause of electrophoretic mobility shift

    H Tagashira, M Morita, T Ohyama

    BIOCHEMISTRY   41 ( 40 ) 12217 - 12223  2002.10  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    4
    Citation
    (Scopus)

  • Intrinsic DNA bends: an organizer of local chromatin structure for transcription

    T Ohyama

    BIOESSAYS   23 ( 8 ) 708 - 715  2001.08  [Refereed]  [Invited]

    Authorship：Lead author, Last author, Corresponding author

    DOI

    Scopus

    45
    Citation
    (Scopus)

  • Linearization and integration of DNA into cells preferentially occurs at intrinsically curved regions from human LINE-1 repetitive element

    T Kusakabe, Y Sugimoto, T Maeda, Y Nakajima, M Miyano, J Nishikawa, S Tone, Y Kawaguchi, K Koga, T Ohyama

    GENE   274 ( 1-2 ) 271 - 281  2001.08  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    6
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    (Scopus)

  • A common feature shared by bent DNA structures locating in the eukaryotic promoter region

    M Miyano, T Kawashima, T Ohyama

    MOLECULAR BIOLOGY REPORTS   28 ( 1 ) 53 - 61  2001.03  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI

    Scopus

    7
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    (Scopus)

  • Effect of upstream DNA architecture on transcription of a human LINE-1 retrotransposon sequence.

    Miyano, M, Okabe, T, Kusakabe, T, Ohyama, T

    J. Adv. Sci.   13 ( 1/2 ) 1 - 6  2001  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    　View Summary

    We have cloned a human genomic DNA fragment that contains a complex bent DNA structure and a LINE-1 (L1) sequence. The bent DNA structure spans from 70 to -440 relative to the transcription start site of L1, and contains a left-handed sup erhelical structure from about 70 to -200. When we changed the rotational orientation of the bent DNA relative to the L1 promoter by inserting double-stranded oligonucleotides between positions -3 and -4, L1 promoter activity was profoundly affected Inserts of 5 and 16 by altered the rotational position by about 180°, and stimulated transcription 2- to 3-fold Insertions of 11 and 21 base pairs, which altered the rotational orientati on minimally, had much less effect. We present here the first experimental evidence that upstream DNA architecture influences the machinery employed in L1 transcription.

    DOI CiNii

  • Contamination of Escherichia coli insertion element DNA sequences in human genome databases.

    Tone, S, Hatada, S, Minatogawa, Y, Kurihara, K, Kohara, M, Kubo, T, Kawashima, T, Ohyama, T

    J. Adv. Sci.   13 ( 4 ) 537 - 540  2001  [Refereed]

    Authorship：Last author

    　View Summary

    During investigation of the molecular mechanism of large DNA fragmentation in apoptosis, we found that one of our clones, which were derived from 30kb DNA fragments generated from heat-treated human cells, mached perfectly with many sequences in E. coli genomic DNA, E. coli cDNA, a Neiserria plasmid, and several human genomic DNAs and cDNAs. All had exactly the same 153bp sequence. In fact, 1147bp DNA, containing the 153bp sequence, was apparently shared between human chromosomes 12, 13, and 21 and E. coli. This DNA was identified as E. coli insertion element 5. We need to pay carefull attention to such contaminations in genome data bases.

    DOI CiNii

  • Quantitation of mRNA using in vitro RNA amplification and northern hybridization

    S Tone, T Kubo, T Ohyama, T Kusakabe, Y Minatogawa

    ANALYTICAL BIOCHEMISTRY   284 ( 2 ) 420 - 422  2000.09  [Refereed]

    DOI PubMed CiNii

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    1
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    (Scopus)

  • Conservation of DNA bend sites with identical superhelical twists among the human, mouse, bovine, rabbit and chicken beta-globin genes

    C Wanapirak, Y Onishi, Y Wada-Kiyama, T Ohyama, R Kiyama

    DNA RESEARCH   7 ( 4 ) 253 - 259  2000.08  [Refereed]

    　View Summary

    We reported previously that DNA bend sites appear in the human beta-globin locus at an average distance of 680 bp. The relative locations of the sites were conserved among the five active beta-like globin genes and one pseudogene. Here, we mapped the sites in the beta-like globin genes from various species and examined their conservation. The locations of the bend sites in the bovine, rabbit and chicken beta-globin genes mapped here showed marked conservation in their locations relative to the cap site and showed similar locations to the previously mapped sites in the human beta- and mouse beta(maj)-globin genes. Further analysis of the first bend sites from the cap site (B-1 sites) indicated that they contained tracts of adenines and thymines longer than or equal to two bases. This sequence feature contributed mostly to the curvature profiles revealed by gel assays and/or by computer-based TRIF analysis. TRIF analysis indicated that most of the B-1 sites showed right-handed superhelical twists accompanied by left handed twists. This was confirmed by the effect of ethidium bromide on the superhelical twists in the assays.

    DOI

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    6
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    (Scopus)

  • Isolation of replicational cue elements from a library of bent DNAs of Aspergillus oryzae

    T Kusakabe, Y Sugimoto, Y Hirota, S Tone, Y Kawaguchi, K Koga, T Ohyama

    MOLECULAR BIOLOGY REPORTS   27 ( 1 ) 13 - 19  2000.03  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Influence of highly curved DNA segments on in vivo topology of plasmids

    T Ohyama, M Miyano, S Sakuma

    MOLECULAR BIOLOGY REPORTS   26 ( 4 ) 269 - 276  1999.12  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Corresponding author

    DOI PubMed

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    1
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    (Scopus)

  • An intrinsic DNA curvature found in the cyanobacterium Microcystis aeruginosa K-81 affects the promoter activity of rpoD1 encoding a principal sigma factor

    M Asayama, Y Hayasaka, M Kabasawa, M Shirai, T Ohyama

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   125 ( 3 ) 460 - 468  1999.03  [Refereed]

    Authorship：Last author

  • In vivo gene transfer to mouse spermatogenic cells by deoxyribonucleic acid injection into seminiferous tubules and subsequent electroporation

    Y Yamazaki, H Fujimoto, H Ando, T Ohyama, Y Hirota, T Noce

    BIOLOGY OF REPRODUCTION   59 ( 6 ) 1439 - 1444  1998.12  [Refereed]

    　View Summary

    An in vivo gene transfer technique for living mouse testes was used to develop a novel transient expression assay system for transcriptional regulatory elements of spermatogenic specific genes. The combination of DNA injection into seminiferous tubules and subsequent in vivo electroporation resulted in an efficient and convenient assay system for gene expression during spermatogenesis. The transfer of the firefly luciferase reporting gene driven by the Protamine-1 (Prm-1) enhancer region revealed a significant increase in the activity of the reporter enzyme. Histochemical studies of the transfer of the lacZ gene driven by the Prm-1 enhancer showed specific lacZ expression only in haploid spermatid cells in adult testes, corresponding with the expression pattern of endogenous Prm-1. We were able to detect long-lasting transgene expression in the transfected spermatogenic cells. A group of spermatogenic differentiating cells maintained the transfected lacZ expression after more than 2 mo of transfection, suggesting that spermatogenic stem cells and/or spermatogonia could also incorporate foreign DNA and that the transgene could be transmitted to the progenitor cells derived from a transfected proliferating germ cell.

  • Suppression of electrophoretic anomaly of bent DNA segments by the structural property that causes rapid migration

    T Ohyama, H Tsujibayashi, H Tagashira, K Inano, T Ueda, Y Hirota, K Hashimoto

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   26 ( 21 ) 4811 - 4817  1998.11  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    20
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    (Scopus)

  • Effect of upstream superhelical writhe on the function of eukaryotic promoters.

    Amamo, M, Nishikawa, J, Hirota, Y, Ohyama, T

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 39 ) 255 - 266  1998

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • A method for quantification of gene expression using in vitro transcription and Northern hybridization.

    Tone, S, Ohyama, T, Minatogawa, Y

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 39 ) 81 - 82  1998

  • Sense of superhelical writhe of a bent DNA influences eukaryotic promoter function

    T Ohyama, J Nishikawa, M Amano

    FASEB JOURNAL   11 ( 9 ) A1374 - A1374  1997.07

    Authorship：Lead author, Corresponding author

  • Deoxyribonuclease secreted from an insectivorous plant Drosera adelae.

    Okabe, T, Mori, H, Ohyama, T

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 37 ) 127 - 128  1997

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Characterization of DNA fragments that show anomalously rapid migration in nondenaturing polyacrylamide gels.

    Tsujibayashi, H, Tagashira, H, Ohyama, T

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 37 ) 279 - 280  1997

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Bent DNA in the human adenovirus type 2 E1A enhancer is an architectural element for transcription stimulation

    T Ohyama

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   271 ( 44 ) 27823 - 27828  1996.11  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Last author, Corresponding author

  • Cloning of human promoter sequences that carry a curved DNA structure.

    Miyano, M, Tone, S, Kadokawa, Y, Ohyama, T

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 35 ) 265 - 266  1996

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Cloning of DNA fragments derived from 30kbp DNA occurring in early phase of apoptosis.

    Tone, S, Kurihara, K, Ohyama, T, Shinohara, K

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 35 ) 215 - 216  1996

  • ADJACENT UPSTREAM SUPERHELICAL WRITHE INFLUENCES AN ESCHERICHIA-COLI PROMOTER AS MEASURED BY IN-VIVO STRENGTH AND IN-VITRO OPEN COMPLEX-FORMATION

    Y HIROTA, T OHYAMA

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   254 ( 4 ) 566 - 578  1995.12  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    33
    Citation
    (Scopus)

  • A MURINE THY-1.2 REPORTER VECTOR CONTAINING A SV40 ORIGIN FOR RAPID CLONING AND ANALYSIS OF EUKARYOTIC PROMOTERS

    Y KADOKAWA, T KUSAKABE, Y KAMACHI, K ISOBE, H KONDOH, T OHYAMA

    GENE   153 ( 2 ) 277 - 278  1995.02  [Refereed]

    Authorship：Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

  • Effects of an upstream DNA curvature on the strength of HSV thymidine kinase promoter.

    Ohyama, T, Kadokawa, Y, Hirota, Y

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 34 ) 67 - 68  1995

    Authorship：Lead author, Corresponding author

  • High-Efficiency Shotgun Cloning of Curved DNA Segments from Chromosomal DNA

    T. Ohyama, T. Kusakabe

    Analytical Biochemistry   212 ( 1 ) 287 - 289  1993.07  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Corresponding author

    DOI

    Scopus

    6
    Citation
    (Scopus)

  • A possible function of DNA curvature in transcription.

    Ohyama, T, Hirota, Y

    Nucl. Acids Symp. Ser.   29   153 - 154  1993

    Authorship：Lead author, Corresponding author

  • ATP and Mg2+ ions regulate both conformation and aminoacylation capacity of transfer RNA.

    Ohyama, T, Takemura, S, Nishikawa, K

    J. Adv. Sci.   5 ( 2 ) 39 - 42  1993  [Refereed]

    Authorship：Lead author

    　View Summary

    It has been known that transfer RNA assumes a functional conformation in the presence of certain metal ions, most commonly magnesium ions. Several Mg2+-binding sites of high affinity have been revealed by X-ray crystallographic analyses of yeast tRNAPhe. On the other hand, ATP, a naturally occurring high-energy compound and which is one of the substrates in aminoacylation of tRNA, is known to have ability to chelate Mg2+. We therefore examined the possibility that the conformation of tRNA is regulated by the quantitative balance between Mg2+ and ATP, and consequently biological activity of tRNA is modulated as well. Structural transition of tRNA was monitored by measuring the melting profiles of yeast tRNATyr in the presence of Mg2+ and/or ATP at various [ATP]/[Mg2+] ratios. Tyrosine-accepting activity of yeast tRNATyr was also measured under the similar solution conditions. These results clearly indicated that conformation of tRNA and its aminoacylation capacity can be easily modulated by changing the relative concentration ratio of Mg2+ and ATP.

    DOI CiNii

  • AN ULTRARAPID METHOD FOR THE RECOVERY OF DNA FROM GELS

    T OHYAMA

    ANALYTICAL BIOCHEMISTRY   208 ( 1 ) 209 - 211  1993.01  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Last author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    3
    Citation
    (Scopus)

  • ALTERATION OF THE CURVED HELICAL STRUCTURE LOCATED IN THE UPSTREAM REGION OF THE BETA-LACTAMASE PROMOTER OF PLASMID PUC19 AND ITS EFFECT ON TRANSCRIPTION

    T OHYAMA, M NAGUMO, Y HIROTA, S SAKUMA

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   20 ( 7 ) 1617 - 1622  1992.04  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    23
    Citation
    (Scopus)

  • DNA conformation of the region preceding the β-lactamase promoter of pUC19 which is required for efficient transcription.

    Hirota, Y, Ohyama, T

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 27 ) 151 - 152  1992

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • Functional significance of the DNA curvature located near a promoter : an analysis using the β-lactamase promoter of pUC19.

    Hirota, Y, Ohyama, T

    Nucl. Acids Symp. Ser.   ( 25 ) 117 - 118  1991

    Authorship：Last author, Corresponding author

  • UPSTREAM HALF OF ADENOVIRUS TYPE-2 ENHANCER ADOPTS A CURVED DNA CONFORMATION

    T OHYAMA, S HASHIMOTO

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   17 ( 10 ) 3845 - 3853  1989.05  [Refereed]

    Authorship：Lead author, Corresponding author

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    20
    Citation
    (Scopus)

  • STUDY ON THE FUNCTION OF THE BENT DNA WITHIN ADENOVIRUS TYPE-2 EIA ENHANCER - ANALYSIS USING AN INVITRO TRANSCRIPTION SYSTEM

    T OHYAMA, M NAGUMO, S SAKUMA

    SIXTEENTH SYMPOSIUM ON NUCLEIC ACIDS CHEMISTRY   21 ( 21 ) 15 - 16  1989

    Authorship：Lead author, Corresponding author

  • STUDIES ON T-UTILIS TRANSFER RNATYR VARIANTS WITH ENZYMATICALLY ALTERED D-LOOP SEQUENCES .2. RELATIONSHIP BETWEEN THE TERTIARY STRUCTURE AND TYROSINE ACCEPTANCE

    T OHYAMA, K NISHIKAWA, S TAKEMURA

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   99 ( 3 ) 859 - 866  1986.03  [Refereed]

    Authorship：Lead author

  • Effects of a conformational change in tRNA on its aminoacylation capacity : a study using enzymatically reconstructed variants of T. utilis tRNATyr.

    Ohyama, T, Nishikawa, K, Takemura, S

    Nucl. Acids Res. Symp. Ser.   ( 16 ) 213 - 215  1985

    Authorship：Lead author

  • STUDIES ON T-UTILIS TRANSFER-RNA TYR VARIANTS WITH ENZYMATICALLY ALTERED D-LOOP SEQUENCES .1. DELETION OF THE CONSERVED SEQUENCE GM-G AND ITS EFFECTS ON AMINOACYLATION AND CONFORMATION

    T OHYAMA, K NISHIKAWA, S TAKEMURA

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   97 ( 1 ) 29 - 36  1985  [Refereed]

    Authorship：Lead author

  • Enzymatic replacement of nucleotide sequences in the D-loop of T. utilis tRNATyr and its effect on aminoacylation.

    Ohyama, T, Nishikawa, K, Takemura, S

    Nucl. Acids Res. Symp. Ser.   ( 12 ) 137 - 140  1983

    Authorship：Lead author

  • Peculiar transition observed on the temperature dependence of water permeability of a novel hydrophilic polyamide membrane.

    Sumitomo, H, Hashimoto, K, Ohyama, T

    Polymer Bulletin   1 ( 9 ) 635 - 639  1979  [Refereed]

    Authorship：Last author

  • Water permeation and solute rejection behaviors of a novel hydrophilic polyamide membrane.

    Sumitomo, H, Hashimoto, K, Ohyama, T

    Polymer Bulletin   1 ( 2 ) 133 - 136  1978  [Refereed]

    Authorship：Last author

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Books and Other Publications

  • エピジェネティクス

    大山 隆, 東中川 徹( Part： Joint author)

    裳華房  2016

  • Intrinsic homology-sensing and assembling property of chromatin fiber. In Bernstein, H. and Bernstein, C. (eds.)

    Nishikawa, J, Shimooka, Y, Ohyama, T

    Meiosis. InTech  2013

  • 大山隆監修、西川一八・清水光弘編集「ベーシックマスター生化学」

    オーム社  2008

  • Regulation of chromatin structure by curved DNA: how activator binding sites become accessible. In Nagata, K. and Takeyasu, K. (eds.), Nuclear Dynamics-Molecular Biology and Visualization of the Nucleus-.

    Springer-Verlag (Tokyo)  2007

  • 東中川徹、大山隆、清水光弘編「ベーシックマスター分子生物学」

    オーム社  2006

  • Genetic information carried in DNA conformation and properties. In Kiyama, R. and Shimizu, M. (eds), DNA structure, Chromatin and Gene Expression.

    Transworld Research Network (Kerala)  2006

  • The role of unusual DNA structures in chromatin organization for transcription. In Ohyama, T. (ed.), DNA Conformation and Transcription.

    Springer (New York)  2005

  • Curved DNA and Transcription in eukaryotes. In Ohyama, T. (ed.), DNA Conformation and Transcription.

    Springer (New York)  2005

  • Curved DNA and prokaryotic promoters: a mechanism for activation of transcription. In Ohyama, T. (ed.), DNA Conformation and Transcription.

    Springer (New York)  2005

  • 実験室の小さな生き物たち.(共著)

    羊土社  1999

  • 細胞生物学辞典(共著)

    中外医学社  1992

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Presentations

  • DNAの高次構造と物性に隠された情報と機能

    大山隆  [Invited]

    学術変革領域研究（B）「STED 技術による生物と無生物をつなぐメゾスケール現象の動的解明」 第3回領域会議 

    Presentation date： 2025

  • DNAの形や物理的特性に“印”された情報

    大山隆  [Invited]

    第65回 自然科学カフェ 

    Presentation date： 2022

  • Physical properties of DNA and genome dynamics

     [Invited]

    Presentation date： 2021.11

  • Novel effects of metal cations on nucleic acids, chromatin and undifferentiated state of ES cells

    OHYAMA Takashi  [Invited]

    8th Annual World Congress of Molecular & Cell Biology -Exploring life, Inspiring innovation, Creating feature- 

    Presentation date： 2018

  • 遺伝情報収納の基本原理

    大山 隆  [Invited]

    第6回都医学研シンポジウム「DNAとゲノム：二重らせん構造を超えて」 

    Presentation date： 2016

  • DNAの物理的特性に隠された情報と機能

    大山 隆  [Invited]

    日本分析化学会第63年会 特別シンポジウム「異分野との融合」 

    Presentation date： 2014

  • Self-organizing and self-assembling properties of chromatin fiber.

    OHYAMA Takashi  [Invited]

    1st Singapore-Japan-India Joint Symposium on Protein-DNA Interactions in Prokaryotic Nucleoid and Eukaryotic Chromatin 

    Presentation date： 2013

  • ゲノム折り畳みの基本原理と間期染色体構造(B)

    大山 隆  [Invited]

    CREST講演会シンポジウム「光が拓く細胞解析の最前線」 

    Presentation date： 2011

  • ゲノム収納の原理と染色体構造

    大山 隆  [Invited]

    第62回染色体学会年会 公開シンポジウム１「染色体構造-形態と分子との対話-」 

    Presentation date： 2011

  • ゲノム折り畳みの基本原理と間期染色体構造(A)

    大山 隆  [Invited]

    平成23年度日本生化学会関東支部例会特別企画 

    Presentation date： 2011

  • ヌクレオソーム間の選択的相互作用

    第28回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2011

  • 出芽酵母間期染色体の三次元構造とゲノム折り畳み原理

    第28回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2011

  • Sequence-dependent selective interaction between nucleosomes

    International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities 

    Presentation date： 2011

  • The prime determinants of interphase chromosome structures

    International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities 

    Presentation date： 2011

  • Structure of yeast interphase chromosomes and the genome folding principle

    International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities 

    Presentation date： 2011

  • ヌクレオソームの自己集合

    第27回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2010

  • 間期クロマチン構造のin silicoモデリング

    第27回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2010

  • イオン環境とDNAの空間的拡がり

    第27回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2010

  • ヒトゲノムの物理的特性とクロマチン構造

    第27回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2010

  • ゲノム収納の原理とクロマチン繊維の基本構造

    第27回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2010

  • DNA物性とクロマチン・染色体構造との関係

     [Invited]

    細胞システムコロキウム 

    Presentation date： 2010

  • 間期クロマチン三次元構造の構築原理

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • 食虫植物のS-likeリボヌクレアーゼ：その発現様式と生物学的意義

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • ゲノムにおける物性の特異領域とその生物学的意義

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • 人工ベントDNAにより活性化されたトランスジーンの核内局在

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • クロマチン構造の人為的改変による遺伝子の高効率発現

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • DNAの機械的特性と遺伝子機能

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • メチル化DNAの高次構造と物性

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • ヌクレオソームの自己集合

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • 正の超らせんを擬態したベントDNA上に形成されるヌクレオソーム

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • 核内イオン環境の変化が細胞分化に及ぼす影響

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 

    Presentation date： 2010

  • 間期クロマチンの三次元構造とゲノム収納の原理

    第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会 ワークショップ「クロマチンと染色体の構造：学際的アプローチによる挑戦」 

    Presentation date： 2010

  • S-like RNase gene expression in carnivorous plants

    The American Society for Cell Biology 50th Annual Meeting 

    Presentation date： 2010

  • Self-assembly of nucleosomes

    The American Society for Cell Biology 50th Annual Meeting 

    Presentation date： 2010

  • DNA flexibility maps of eukaryotic genomes

    The American Society for Cell Biology 50th Annual Meeting 

    Presentation date： 2010

  • Three-dimensional architecture of chromatin fibers in the interphase nucleus

    The American Society for Cell Biology 50th Annual Meeting 

    Presentation date： 2010

  • 出芽酵母におけるDNA構造による遺伝子発現とクロマチン構造の制御

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • ハエトリソウにおけるS-likeリボヌクレアーゼ遺伝子の発現制御

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • 食虫植物S-likeリボヌクレアーゼ遺伝子の発現とエピジェネティクス

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • 正の超らせんを擬態したベントDNAのゲノム内分布

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • ヒトゲノムの物理的特性とクロマチン構造

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • ヒトゲノムDNAにおける物性特異領域の生物学的意義：動態解析の試み

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • 人工ベントDNAにより活性化されたトランスジーンの核内局在：マウスES細胞を用いた解析

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • 人工ベントDNAにより活性化されたトランスジーンの核内局在：HeLa細胞を用いた解析

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • 遺伝子発現に有利なクロマチン構造の人為的構築

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • クロマチン工学による外来遺伝子の安定的発現

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • 間期クロマチン構造のin silicoモデリング

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • ヌクレオソームの自己集合

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • イオン環境とDNAの空間的拡がり

    第32回日本分子生物学会年会 

    Presentation date： 2009

  • ゲノム収納の原理とクロマチン繊維の基本構造

    第32回日本分子生物学会年会ワークショップ「クロマチン機能構造の階層性（Hierarchy in chromatin structure and function）」 

    Presentation date： 2009

  • 食虫植物の生存戦略：環境応答遺伝子の食虫機構への転用

    第82回日本生化学会大会 

    Presentation date： 2009

  • 間期細胞核におけるクロマチン繊維の構造

    第82回日本生化学会大会シンポジウム「クロマチン生物学の近未来（Chromatin Biology in Immediate Future）」 

    Presentation date： 2009

  • 遺伝情報収納の基本メカニズム

    文科省科研費新学術領域研究「遺伝情報場」第２回班会議 

    Presentation date： 2009

  • Localization of transgenes activated by an artificial curved DNA

    Presentation date： 2009

  • ツルギバモウセンゴケda-I遺伝子発現のエピジェネティクス

    第8回核ダイナミクス研究会 

    Presentation date： 2009

  • クロマチン繊維の自己組織化

    第26回染色体ワークショップ 

    Presentation date： 2009

  • Stable transgene expression based on chromatin engineering

    The Wilhelm Bernhard Workshop 21st International Workshop on the Cell Nucleus 

    Presentation date： 2009

  • 3D structure of 10 nm chromatin fiber deduced from DNA flexibility

    The Wilhelm Bernhard Workshop 21st International Workshop on the Cell Nucleus 

    Presentation date： 2009

  • How genomic DNA is functionally folded in a nucleus

    The Wilhelm Bernhard Workshop 21st International Workshop on the Cell Nucleus 

    Presentation date： 2009

  • How genomic DNA is functionally folded in a nucleus

    18th Lake Shirakaba Conference 

    Presentation date： 2009

  • Self and non-self discrimination property of nucleosomes

    Irago Conference 2018 (Tokyo) 2018 

  • Function of the IR cluster occurring in the distal enhancer region of the mouse Oct3/4 gene

    Irago Conference 2018 (Tokyo) 2018 

  • DNA methylation as a discrimination factor in the nucleosome self-assembly

    ASCB | EMBO 2018 meeting (San Diego) 2018 

  • Putative functions of cruciform motifs in the Saccharomyces cerevisiae genome

    ASCB | EMBO 2018 meeting (San Diego) 2018 

  • The underlying mechanism of glandular cell-specific gene expression in carnivorous plants

    ASCB | EMBO 2018 meeting (San Diego) 2018 

  • Co-localization of cruciform motifs and the mammalian poly(A) signals

    ASCB | EMBO 2019 meeting (Washington, DC) 2019 

  • Digestive enzyme genes of a sundew, Drosera adelae: Mechanisms underlying the adhesive trap-specific gene expression

    OHYAMA Takashi

    ASCB | EMBO 2019 meeting (Washington, DC) 2019 

  • Function of the IR cluster located in the upstream of the Oct3/4 gene

    ASCB | EMBO 2019 meeting (Washington, DC) 2019 

  • A role of physical properties of DNA in the transcription of non-coding RNA

    ASCB | EMBO 2019 meeting (Washington, DC) 2019 

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Research Projects

  • 食虫植物の消化酵素の起源と進化：遺伝子発現様式の変更による新規形質獲得の普遍性

    日本学術振興会  科学研究費 基盤研究(C)

    Project Year :

    2020.04
    -
    2023.03
     

    大山 隆

    　View Summary

    我々は、Drosera adelae（ツルギバモウセンゴケ）の消化液を構成する主要な酵素・タンパク質は自己防御遺伝子産物であり、それらをコードする遺伝子は腺毛（捕虫・消化器官）特異的に発現し、一部の遺伝子に関してはエピジェネティックな発現制御を受けていることを解明していた。本研究は、これらの特徴が食虫植物全般に共通したものか否かを明らかにし、食虫植物の消化酵素の起源と進化の謎に迫ることを目的としている。
    今年度は、（1）D. adelaeの消化液中に新たに同定された１つのS1/P1ヌクレアーゼ（Arai et al., 2020）の性状解析と遺伝子発現解析、ならびに（2）Roridula gorgoniasとR. dentataの各粘液に含まれる酵素・タンパク質の同定と組織別遺伝子発現解析を実施した。
    （1）に関しては、対象酵素をDAN1、その遺伝子をDan1とそれぞれ命名して解析を行った。 その結果、DAN1は291のアミノ酸残基からなる約32kDaのタンパク質であること、また、Dan1は9つのエキソンと8つのイントロンから構成されていることが明らかになった。さらに、Dan1はすでに報告した多くの遺伝子（Nishimura et al., 2013）と同様、腺毛特異的に発現しているが、エピジェネティックな発現制御は受けていないことが明らかになった。
    （2）に関しては、R. gorgoniasの場合、D. adelaeの消化液中に確認されたタンパク質分解酵素などと似た幾つかの分解酵素の存在が確認された。加えて、これらをコードする遺伝子は腺毛特異的に発現していることが判明した。R. dentataについては、粘液を用いたプロテオーム解析と、葉の本体と腺毛を対象としたトランスクリプトーム解析を進めており、現在、取得したデータの解析を進めている。

  • リン酸基結合分子の変化によるリン吸収端構造変化とそのクロマチン可視化応用

    科学研究費  基盤研究（Ｂ）

    Project Year :

    2019
    -
    2021
     

    江島 丈雄

  • ヒトゲノムDNAの折り畳み原理の解明

    科学研究費  基盤研究（C）

    Project Year :

    2014
    -
    2016
     

    大山 隆

  • 機能性ＲＮＡの微生物生産およびＲＮＡ発現菌の利用

    科学研究費  基盤研究（A）

    Project Year :

    2013
    -
    2015
     

    菊池 洋

  • 遺伝情報収納・発現・継承の時空間場

    科学研究費  新学術領域研究(研究領域提案型)

    Project Year :

    2008
    -
    2013
     

    平岡 秦

  • ゲノムにおける高頻度組換え部位の形成基盤：新視点からの解析

    科学研究費  挑戦的萌芽研究

    Project Year :

    2011
    -
    2012
     

    大山 隆

  • 遺伝情報収納のダイナミクス

    科学研究費  新学術領域研究（研究領域提案型）

    Project Year :

    2008
    -
    2012
     

    大山 隆

  • 非B型DNA配列を利用した遺伝子発現制御による高効率・安定的遺伝子改変動物の開発

    科学研究費  新学術領域研究(研究課題提案型)

    Project Year :

    2008
    -
    2010
     

    三谷 匡

  • 細胞核ダイナミクスにおけるゲノムの機能的収納機構の解明

    科学研究費  特定領域研究

    Project Year :

    2007
    -
    2008
     

    大山 隆

  • ＤＮＡの高次構造と物理的特性に印された遺伝情報の解読

    科学研究費  基盤研究Ｃ（一般）

    Project Year :

    2006
    -
    2007
     

    大山 隆

  • 細胞核ダイナミクスにおけるゲノムの機能的収納機構の解明

    科学研究費  特定領域研究

    Project Year :

    2005
    -
    2006
     

    大山 隆

  • 転写開始のためのクロマチン基盤構造の構築機構:ベントDNAが担う役割の解明

    科学研究費  基盤研究（C）

    Project Year :

    2003
    -
    2004
     

    大山 隆

  • Elucidation of genetic information carried in DNA conformation and properties

    Grant-in-Aid for Scientific Research

    Project Year :

    2003
    -
    　
     

  • 転写の開始段階に必須なクロマチン構造の実体解明

    科学研究費  基盤研究（C）

    Project Year :

    2001
    -
    2002
     

    大山 隆

  • 真核細胞プロモーターにおけるベントDNAの機能発現メカニズムの解析

    科学研究費  基盤研究（C）

    Project Year :

    1997
    -
    1998
     

    大山 隆

  • ベントDNA構造を持ったヒト遺伝子プロモーターの選択的単離と構造および機能解析

    科学研究費  基盤研究（C）

    Project Year :

    1995
    -
    1996
     

    大山 隆

  • カイコの卵エクジステロイドの生理作用と作用機構の解析

    科学研究費  基盤研究（C）

    Project Year :

    1995
    -
    1996
     

    園部 治之

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Misc

  • 食虫植物のヌクレアーゼ

    大山隆

    食虫植物研究会会誌   76   21 - 22  2025  [Invited]

  • 食虫植物の消化酵素の起源

    大山隆

    食虫植物研究会会誌   72   37 - 42  2021  [Invited]

  • 新天地を襲った阪神・淡路大震災

    大山隆

    生物科学［特集］大震災と生物学研究者   69   12 - 17  2017  [Invited]

  • ゲノムDNAはいかにして折り畳まれるか—DNA物性とゲノム収納—

    大山隆, 木村元, 下岡保俊

    実験医学増刊号「細胞核—遺伝情報制御と疾患」   27   2715 - 2722  2009  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

  • Genetic information carried in DNA conformation and physical properties

    Protein, nucleic acid and enzyme   53 ( 1 ) 1 - 11  2008  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

    CiNii

  • ヒストン高親和性配列が外来DNAの発現に与える影響

    福永 賢輝, 大山 隆, 原島 秀吉, 紙谷 浩之

    薬剤学 = Journal of Pharmaceutical Science and Technology, Japan   67 ( 0 ) 309 - 309  2007.05

    CiNii

  • Characterization of the nucleases secreted from Drosera Adelae.

    Okabe, T, Ohyama, T

    Proceedings of the 4th international carnivorous plant conference     141 - 143  2002

    Research paper, summary (international conference)  

  • ベントDNA構造を介した転写調節のメカニズム

    大山隆

    生化学   70   1339 - 1344  1998

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

  • モウセンゴケとゆかいな仲間たち

    大山隆

    実験医学   15 ( 6 ) 672  1997  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

  • 転写調節におけるベントDNAの役割

    大山隆

    Viva Origino   24   199 - 210  1996  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

  • ベントDNAの形と機能

    大山隆

    メビオ   10 ( 10 ) 6 - 13  1993  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

    CiNii

  • 転写因子が誘起するDNA二重らせんの曲がり.(共著)

    南雲正彦, 大山隆

    実験医学   8 ( 4 ) 364 - 367  1990

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

    CiNii

  • 正の超らせん構造をとったプラスミドDNA

    大山隆

    ラジオアイソトープ   39 ( 6 ) 55  1990  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

  • ベントDNAと転写制御

    大山隆

    蛋白質核酸酵素   35 ( 3 ) 248 - 252  1990

    Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media)  

    CiNii

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Internal Special Research Projects

  • 食虫植物の消化酵素の分子進化

    2021   大山　隆

    　View Summary

    　我々は、食虫植物Drosera adelaeの消化液中に存在するS1型ヌクレアーゼの構造と機能について詳らかにした。我々は、この酵素がD. adelae の消化液中に存在することを既に報告していたが（J. Exp. Bot., 2020）、今回、その特徴を初めて明らかにした。この研究で得られた成果は論文としてまとめ、現在、投稿中である。なお、本特定課題研究で授与される研究費は極めて少額であるため、それだけを使用して一定の成果を出すことは我々の研究分野では難しい。そこで本特定課題研究の研究費は、科研費を得て実施している研究（以下、科研費課題と略す）の一部を支援するために使用した。従って、本特定課題研究は、科研費課題の研究成果の一部に寄与したと言える。

  • 食虫植物C. follicularisの消化酵素の起源と進化

    2020  

    　View Summary

    　フクロユキノシタ（Cephalotusfollicularis）は南西オーストラリアの1都市アルバニーの周辺にのみ自生する食虫植物であり、袋状の捕虫葉で昆虫などを捕らえ、内部に蓄えた消化液で消化して吸収する。本研究により、消化液に含まれるタンパク質群の種類が一般の植物が生体防御や周辺の有機物の分解のために用いているタンパク質群の種類と高い共通性を示すことが明らかになった。

  • RNAの自己集合能の探索

    2019   伊藤大直

    　View Summary

    　我々は、相同DNA間や相同ヌクレオソーム間で自発的な集合現象（自己集合）が起きることを世界に先駆けて見出し、報告した（Inoue et al., Biochemistry 2007; Ohyama and Nishikawa, Nucl. Acids Res. 2013）。今回、このような集合現象が、RNAの相同分子間でも起きるか否かについて検討した。具体的には、HSVd（hop stunt viroid)の低濃度水溶液を一定温度下でインキュベートして、経時的な変化が起きるか否かを原子間力顕微鏡（AFM）で観察した。興味深いことに、HSVdは、Mg2+イオンなどのカチオンを一切含まない水溶液中で自発的に集合しやすい性質を有していることが明らかになった。

  • 相同クロマチン繊維間に見られる自己集合現象の駆動原理の解明

    2018  

    　View Summary

    　我々は、相同DNA間や相同ヌクレオソーム間で自発的な集合現象（自己集合）が起きることを世界に先駆けて見出し、報告した。今回、このような集合現象が、RNAの相同分子間でも起きるか否かについて検討を始めることした。具体的には、合成DNA（転写鋳型）とT7RNAポリメラーゼを用いてPSTVd（potato spindle tuber viroid:ジャガイモやせいもウイロイド)の塩基配列に相当する数種類のRNA断片を試験管内で合成した。現在、電気泳動における各分子の挙動について、鋭意解析を進めている。

  • non-B DNAならびに特異なDNA物性に隠された機能と情報の解明

    2017  

    　View Summary

    　ゲノム上には、非B型DNAあるいは特殊DNA構造とよばれる様々なDNAが存在する。今回、cruciform DNA（十字架構造とも呼ばれる）の生物学的意義を解明する研究の一環として、大腸菌、出芽酵母ならびにマウスの各ゲノムを対象とした以下の研究を行った。大腸菌と出芽酵母の各ゲノムに関しては、十字架構造形成能を有するIR（inverted repeat）に関する全ゲノムマップを作成し、当該IRの分布に関する偏りを解明した。マウスゲノムに関しては、ES細胞のOct3/4遺伝子の上流に存在するIRをDR（direct repeat: 十字架構造形成不能）に改変した。今後、その影響について解析する。

  • 相同クロマチン繊維間に見られる自己集合現象の基盤原理の解明

    2017  

    　View Summary

    　我々は、相同DNA間や相同ヌクレオソーム間で自発的な集合現象（自己集合）が起きることを世界に先駆けて見出し、報告した。これらの発見から、細胞内の相同クロマチン繊維間や相同染色体間で起きる集合・対合現象は、相同DNA間ならびに相同ヌクレオソーム間の各自己集合現象を基盤としていると推論できる。そこで我々は、各種のクロマチン繊維を人工的に作製し、水溶液中でのそれらの挙動を解析することで、上記の仮説を実証する計画である。しかし、与えられた研究費で可能な研究は限定されるので、今回は、クロマチン繊維を作製する際に用いるDNA鋳型を各種作製した。さらに、特定の領域をメチル化したDNA鋳型も作製した。

  • DNAの特殊な構造や物性に隠された機能と情報の解明

    2016  

    　View Summary

    　近年、DNAの高次構造や物理的特性が重要な機能や情報を担っている場合があることが明らかになってきた。しかし、これらが有する機能や情報について、これまでに解明された点は極めて僅かである。本研究では、バイオインフォマティクスによる機能予測とゲノム編集による実験的検証を用いて、DNAの特殊な構造や物理的特性が有する生物学的な機能や情報の全容を解明することを最終的な目標にしている。その一環として、本研究では逆方向反復配列（IR）に着目して、その一次構造やゲノムワイドな分布について解析を進めた。その結果、出芽酵母ゲノム上でのIRの分布にはある特徴があることが明らかになった。

  • ゲノムワイド物性インフォマティクスから解く高頻度組換え部位出現の分子基盤

    2014  

    　View Summary

    　減数分裂の際、クロマチン内の特定の領域に組換えのホットスポットが形成される。その分子的背景を明らかにするために、我々はこれまで、出芽酵母、分裂酵母およびマウスのゲノムを対象にして、DSB（二本鎖切断）のホットスポットの物理的特性の解析を進めてきた。そして、平均像としては、DSBのホットスポットの二本鎖DNA崩壊エネルギーが周辺領域のそれに比べて特徴的に高いことを解明した。しかし、個別的に見ると必ずしもこの特徴を示さないものも存在する。そこで本研究では、DSBホットスポットの形成を個別的に説明できる分子基盤について追究した。その結果、様々な物性パラメーターの総合的特徴がDSBの位置を指定する情報として機能している可能性が高いことを明らかにした。

  • 相同染色体やクロマチンの対合の背景にある自己集合原理の分子的理解

    2014  

    　View Summary

    　細胞内では、相同DNA間、相同クロマチン繊維間、相同染色体間の対合現象が数多く見られるが、その分子機構は未解明である。我々は、少なくとも相同DNA間、相同ヌクレオソーム間では、生理的濃度のMg2+イオンさえ存在すれば、タンパク質等の介在なしに自己集合現象が起きることを世界に先立って見出し、報告した（Inoue et al., 2007、Nishikawa & Ohyama, 2013）。なお、ヌクレオソームの自己集合現象もDNAの塩基配列の相同性を基盤にしている。本研究では、相同クロマチン繊維間の選択的集合を試験管内で再現する系の構築を試みた。その結果、部分的な集合が起きる系はできたが、まだ不十分であり、継続して条件検討を進めている。

  • ハエトリソウの全ゲノム配列解析から解く食虫植物進化の分子機構

    2013  

    　View Summary

    　食虫植物は世界中に約600種存在し、我が国にも20種ほどが自生している。一般にこれらの植物は、窒素・リンなどが不足した環境を自生地としており、特殊な葉や根を用いて昆虫などの小動物を捕らえて消化・吸収することで、環境に適応している。我々は、生物形態・機能の進化と遺伝子機能の進化の関係に興味をもち、食虫植物の研究を行ってきた。これまでに、Drosera adelae（和名：ツルギバモウセンゴケ）、Dionaea muscipula（ハエトリソウ）、Cephalotus follicularis（フクロユキノシタ）が、S-like リボヌクレアーゼ（RNase）を消化液中に大量に含むことを発見していた（Okabe et al., 2005; Nishimura et al., 2013）。本研究課題では、通常の植物が食虫植物に進化してきた過程で、どのような遺伝子が関与したかを解明することを目的としている。しかし、今回の助成額と期間でこの研究を実施することは無理なので、Aldrovanda vesiculosa（ムジナモ）, Nepenthes bicalcarata（ウツボカズラの一種）、Sarracenia leucophylla（アミメヘイシソウ）を新たに加えた6種の食虫植物のS-like RNaseの構造解析、ならびにそれらと非食虫植物のS-like RNaseの比較構造解析を行った。その結果、食虫植物のS-like RNaseだけに保存されたアミノ酸残基と非食虫植物のS-like RNaseだけに保存されたアミノ酸残基が存在すること、さらに、植物における系統関係を超えて、食虫植物のS-like RNaseがひとつの類縁グループを形成することが明らかになった。また、クラスIのS-like RNaseの場合、植物の進化上の近さよりも機能的相同性の方がより強く酵素の構造に反映していることが明らかになった。

  • 高頻度組換え部位形成の分子基盤の解明

    2013  

    　View Summary

    　遺伝情報に関するこれまでの常識は、『遺伝情報は核酸塩基の配列として符号化されている』というものであった。しかし近年、この常識が“改訂”され始めた。DNAの高次構造や物理的特性にも遺伝情報が“印”されていることが明らかになってきたからである。近年、このような“高次”の遺伝情報は、クロマチンの構築や遺伝子発現制御など、様々な現象に関与していることが明らかになってきた。本研究では、減数分裂時において高頻度組換え部位が形成される際に使われていると推察される高次遺伝情報の実体を解明するために行われた。　減数分裂時の高頻度組換え部位に共通したコンセンサス配列は存在しないことが分かっている。従って、組換え部位を指定する情報が塩基配列の並びとしてではなく、それ以外の形をとってゲノムに印されている可能性が高い。しかし、その情報の実体は未だに解明されていない。Chenらは高頻度組換え部位の形成にはDNAの構造特性が関与していると主張しているが、それがどのような特性であるかについては解明できていない（Nucleic Acids Res. 41, e68, 2013）。因みに彼らが開発した、塩基配列から高頻度組換え部位か否かを判定するプログラムは、高頻度組換え部位以外の領域に対しても70%以上の確率で高頻度組換え部位であるという判定をしてしまう。そこで本研究では、出芽酵母とマウスの各ゲノムクロマチン内で組換え部位が決定される情報基盤を解明する目的でDNAの構造特性の解析を進めた。まず、二本鎖DNAの崩壊エネルギー（duplex disruption energy: DDE）を2 bp単位の高分解能で解析できるコンピュータプログラムMIUdde.ver12を開発した。これを用いて、出芽酵母とマウスのゲノムワイドのDDEマップを作成した。その結果、減数分裂時に形成される高頻度組換え部位のDDEが異常に高いことが明らかになった。

  • ゲノムにおける高頻度組換え部位の形成基盤：新視点からの解析

    2010  

    　View Summary

    　前年度に続き、出芽酵母のクロマチンを対象としたコンピュータシミュレーションによる解析を行った。今回はまず、ヌクレオソームの密度に視点を置いて、高密度領域と低密度領域の三次元構造について検討した。高密度領域の解析からは、出芽酵母の間期染色体内には、いわゆる30 nmクロマチン線維が形成される可能性のある領域が数多く存在することが明らかになった。さらに、このような領域は、次のような3つのカテゴリーに分類することができた。“one-start型”の折り畳み構造をとる可能性が高い領域、“two-start型”の折り畳み構造をとる可能性が高い領域、それに規則正しい構造をとらないと予想される領域である。この他、30 nmクロマチン線維が形成されるほど規則的なヌクレオソーム連鎖は形成されないが、領域全体としてみると、極めて“閉じた構造”になっている領域も散見された。いずれにせよ、これらの領域が部位特異的組み換え現象に関与することはないと予測される。一方、低密度領域のクロマチン三次元構造については、共通した特徴は今のところ見出せていない。しかし、特異的組み換え部位はヌクレオソーム密度が低く、しかも“開いた”クロマチン構造を持つ領域内に存在すると予測される。現在、特異的組み換え部位をクロマチン構造内にマップする作業を急いでいる。

  • 高次遺伝情報の解読：エキソンのＤＮＡだけがもつ特異的柔軟性の生物学的意義

    2010  

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    　本研究は、エキソンを構成するDNAの柔軟性がプロモーター領域を構成するDNAの柔軟性よりも高いことを発見したことに端を発している。2009年度は、出芽酵母のCYC1プロモーター（チトクロームcアイソフォーム1遺伝子のプロモーター）を用いた実験的アプローチを行い、その結果から次の仮説を導いた。「エキソン以外の領域にはヌクレオソームのポジショニング情報が含まれている（遺伝子の機能制御のため）。一方、エキソンにはこのような情報は不必要でヌクレオソームが出来さえすれば良い（単にゲノムDNAの凝縮のため）」。もしこの仮説が正しいのであれば、プロモーター領域と第1エキソンの間に存在する5’非翻訳領域も第1エキソンよりも硬いDNAで構成されていることになる。2010年度は、この点について調べた。具体的には、任意の真核生物遺伝子の第1エキソンの上・下流それぞれ50 bpの領域を解析することだけを条件にして、約50名の解析者に自由な解析（解析サンプル数も各自自由）をさせ、二つの領域の間にDNAの柔軟性における差異が有るか否かを検討するという手法をとった。したがって、解析対象は生物種や遺伝子に関して多種多様であった。しかし、得られた結果は、どれも下流の50 bpが上流の50 bpよりも若干柔軟であるというものであった。なお、この解析ではゲノムデータベースを検索する際に転写開始点の情報を無視したので、一部のサンプルにはプロモーターの一部の領域が含まれていた可能性がある。この点を考慮に入れても、今回の解析で5’非翻訳領域は第1エキソンの始めの領域よりも若干硬いDNAでできていることが明らかになった。

  • ゲノムにおける高頻度組換え部位の形成基盤：新視点からの解析

    2009  

    　View Summary

    　研究費の関係から、出芽酵母第3染色体の間期クロマチン構造をコンピュータ計算により予測し、高頻度組換え部位の特徴を解析することにした。構造予測は以下の方法で行った。まず、柔軟性の異なる約500 bpのDNA断片を数種類用意し、原子間力顕微鏡（AFM）で観察した。そして、Moukhtarらの方法（Phys. Rev. Lett., 2007）に従って、AFM像から持続長を決定した。次に、得られたデータをもとにDNAの相対的柔軟性と持続長との関係を明らかにし、第3染色体内のすべてのリンカーDNAの持続長を割り出した。そしてそのデータから、DNAの単位長さを3 bpとした場合の結合角θを計算して各リンカーの拡がりを計算した。また、ヌクレオソームを跨いだリンカーDNA間の角度は90度とし、リンカーDNAの回転的位相に合わせてヌクレオソームを配置した。このようにしてモデリングした第3染色体の空間的拡がりは、この染色体がある時間断面でとりうるひとつの状態と考えることができる。従って、特定の領域間の空間距離を測定するために、このようなモデリングを500回以上繰り返して距離の平均値を求めた。得られた結果は、すでに報告のある実験データと全て良い一致を示すことが判明し、モデリングの手法の正しさを証明した。従って我々は、間期クロマチンの構造モデリングに世界で初めて成功したものと思われる。現在、このモデルを用いて高頻度組換え部位領域の特徴を解析している。

  • 高次遺伝情報の解読：エキソンのＤＮＡだけがもつ特異的柔軟性の生物学的意義

    2009  

    　View Summary

    　第1エキソンの上流には必ずプロモーターが存在する。プロモーターは硬いDNAでできていることが知られている。同時に進行させている他の研究との関連で、本研究ではプロモーターから第1エキソンにかけて形成されるクロマチンの特徴を明らかにすることにした。この解析からも、エキソンが柔らかいDNAでできている理由を解明する手がかりが得られると考えたからである。プロモーターには出芽酵母CYC1プロモーター（チトクロームcアイソフォーム1遺伝子のプロモーター）からUAS配列を除去したものを用いた。なお、このプロモーターには、TATA1~TATA5とよばれる5個のTATA配列があり、転写には上流側に存在するTATA1とTATA2が関与していることが知られている。間接末端標識法、ヌクレオソームリピ－トアッセイ、ChIPアッセイ、およびDNaseIフットプリントアッセイによりクロマチン構造の解析を行った。その結果、このプロモーター上には１つ、さらにその上流には2つのヌクレオソームがポジショニングすることが明らかになった。なお興味深いことに、やはり硬い構造であるベントDNAをUAS欠失領域に挿入すると、これらのヌクレオソームのスライディングが容易になり、TATA3配列の露出度が上がって転写が活性化することが明らかになった。残念ながら、まだエキソン1領域のクロマチン構造に関する情報が得られていないが、今回の解析から大胆な仮説を立てると次のようになる。エキソン以外の領域にはヌクレオソームのポジショニング情報が含まれている（遺伝子の機能制御のため）。一方、エキソンにはこのような情報は不必要でヌクレオソームが出来さえすれば良い（単にゲノムDNAの凝縮のため）。現在、さらに詳細な解析を進めている。

  • ゲノムにおける高頻度組換え部位の形成基盤：新視点からの解析

    2008  

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    　DNAの相同組換えにおいて、組換え部位が決定されるメカニズムはまだ解明されていない。ただし、特定の塩基配列は利用されていないことは明らかになっている。そこで本研究では、出芽酵母第3染色体を対象として、DNAの物理的特性の解析を行い、クロマチン内で組換え部位が決まるメカニズムを明らかにすることを目的とした。出芽酵母第3染色体を解析対象にした理由は、染色体内のすべての高頻度組換え部位が既に解明されているからである。なお、DNAの物理的特性にもさまざまなものがあるが、今回はDNAの柔軟性を解析した。DNAは柔軟性という視点で見ると不均一な分子である。柔らかい領域もあれば、硬い領域もある。さらに、異方的（anisotropic）に柔らかい領域もある。柔らかい領域とは、力を加えた時に曲がりやすい領域のことで、硬い領域とは、その逆の性質を示す領域のことである。そして、異方的に柔らかい領域とは、ある特定の方向には曲がりやすいが、それ以外の方向には曲がりにくい領域を指す。　まず、第3染色体をトリヌクレオチドステップの単位に分け（ウィンドウとよぶ）、1 bpずつずらして（スライディングステップとよぶ）柔軟性の解析を行った。しかし、高頻度組換え部位だけが示す特有の特徴は見出せなかった。そこで次に、ウィンドウを5 bp、10 bp、50 bpと拡げ、スライディングステップもさまざまに変化させて解析を行った。その結果、高頻度組換え部位の多くに共通した興味深い特徴が明らかになった。現在、論文作成中であるのでその詳細には触れないが、DNAの柔軟性におけるこの特徴を認識するすることが組換え現象の最初のステップであると推察される。この認識過程がタンパク質（またはタンパク質複合体）によってなされるのか、あるいはその他のメカニズムが存在するのか、今後、引き続き検討する予定である。

  • クロマチン工学の開拓

    2008  

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    　現在、組換えDNA技術を基盤とした遺伝子操作技術は、生命科学の諸分野に欠くことのできない基礎技術となっている。しかし、真核生物の遺伝子発現を思い通りに制御する技術はまだなく、生命科学における大きな技術的課題となっている。遺伝子発現制御の主要な段階は転写であるが、真核生物では転写はクロマチン内で行われるため、転写制御領域に転写開始に適したクロマチン構造が構築されるかどうかが遺伝子発現を左右する鍵となる。そこで本研究では、クロマチン工学を「遺伝子発現に有利なクロマチン構造を人為的に構築する新しい遺伝子機能制御技術」と定義して、その開拓に先鞭をつけることを目的とした。　我々は、負の超らせんを擬態した180塩基対の合成ベントDNA（T20）をクロマチン構造の“モデュレーター”として用いることで、HeLa細胞やCOS-7細胞中でレポーター遺伝子の発現を安定的に昂進できることを既に見出していた。そこで今回、T20の機能が細胞分化の影響を受けるかどうかについて詳細に検討することにした。まず、プロモーターの上流にT20をもつレポーターをマウスES細胞のゲノムに1コピーだけ導入して10株の細胞株を樹立した。次いでこれらからT20のみを欠失させて同数の対照株を樹立した。各細胞を肝細胞に分化させてT20の効果を調べたところ、未分化状態の細胞内でも、分化後の細胞内でも、T20がプロモーターを活性化している場合が多いことが分かった。現在、細胞分化に伴って構造が変化したクロマチン領域と構造的に不変であったクロマチン領域を明らかにする解析を始めている。この他、一過的遺伝子発現系において転写を活性化できるZ型DNAを作製することができた。以上のように、単年度の研究ながら、多くの研究成果が得られた。

  • プロモーターの物理的特性に印された遺伝情報の解明

    2006  

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    　遺伝子の転写を制御する領域であるプロモーターは、分子生物学においてこれまでに最もよく研究された領域のひとつである。しかし見方を変えると、プロモーターを構成するDNAに関して分子生物学が明らかにした知見は、その塩基配列に関するものだけである。我々は最近、ヒトとマウスのクラスII遺伝子のプロモーターを対象として、DNAの機械的性質の解析を行った。そして、プロモーターのDNAを硬さ・柔らかさという視点から見ると、すべてのプロモーターに共通した、そして他の領域には見られない独特の性質があることを発見した。具体的には、プロモーターの内部に一カ所、極めて柔らかい特性を持つDNAと極めて硬い特性を持つDNAが隣り合わせになった部位があり、この部位を境に上・下流のDNAの平均的硬さが変化することを発見した。しかしこれまでの研究では、解析範囲が転写開始点上流-500から下流+100の範囲に限られており、それ以外の領域にこのような特徴を有する領域があるか否かは不明であった。また、この点を明らかにするためには、ゲノムワイドな解析が行えるコンピュータプログラムが必要であるが、そのようなプログラムはこれまでなかった。そこで本研究課題では、ゲノムワイドな解析を目的としたコンピュータプログラムの開発を試みた。その結果、300Mbの機械的特性をわずか1時間程度で解析できるプログラムを作成することに成功した。このプログラムを用いた解析は緒についたばかりであり、上記の疑問に対する答えはまだ得られていないが、ゲノムワイドの機械的特性という観点からは、興味深い知見が得られ始めている。たとえば、酵母第３染色体を用いた解析では、遺伝子間領域（プロモーターを含む）は、ORF（open reading frame）よりも硬いDNAでできていることが判明した。現在、当初の目的に沿った解析を進めている。

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