KURUMIZAKA, Hitoshi

写真a

Affiliation

Faculty of Science and Engineering

Job title

Professor Emeritus

Homepage URL

http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/kurumizakalab/

Education 【 display / non-display

  • 1992.04
    -
    1995.03

    Saitama University   Graduate School of Science and Engineering  

  • 1991.04
    -
    1992.03

    Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences  

  • 1989.04
    -
    1991.03

    Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences  

  • 1985.04
    -
    1989.03

    Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences   School of Pharmacy   School of Pharmacy  

Degree 【 display / non-display

  • 埼玉大学   博士(学術)

Research Experience 【 display / non-display

  • 2018.04
    -
    Now

    The University of Tokyo

  • 2008.04
    -
    2018.03

    Waseda University   Faculty of Science and Engineering

  • 2007.04
    -
    2008.03

    Waseda University   Faculty of Science and Engineering

  • 2004.09
    -
    2007.03

    Waseda University   Faculty of Science and Engineering

  • 2003.04
    -
    2004.08

    Waseda University   School of Science and Engineering

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Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    日本生物物理学会

  •  
     
     

    日本生化学会

  •  
     
     

    日本分子生物学会

  •  
     
     

    日本蛋白質科学会

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Molecular biology

  • Functional biochemistry

  • Structural biochemistry

Research Interests 【 display / non-display

  • 遺伝子修復

  • 生体高分子構造・機能、遺伝的組換え

  • 遺伝情報複製・転写装置・再編・制御

  • 遺伝子の情報発現と複製

  • 遺伝子及び染色体

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Papers 【 display / non-display

  • Structural basis for DNA sequence recognition by pioneer factors in nucleosomes

    Wataru Kagawa, Hitoshi Kurumizaka

    Current Opinion in Structural Biology   71   59 - 64  2021.12

    DOI

  • Cryo-EM structure of the nucleosome core particle containing Giardia lamblia histones

    Shoko Sato, Yoshimasa Takizawa, Fumika Hoshikawa, Mariko Dacher, Hiroki Tanaka, Hiroaki Tachiwana, Tomoya Kujirai, Yukari Iikura, Cheng-Han Ho, Naruhiko Adachi, Indu Patwal, Andrew Flaus, Hitoshi Kurumizaka

    Nucleic Acids Research   49 ( 15 ) 8934 - 8946  2021.08  [Refereed]

     View Summary

    <title>Abstract</title>
    Giardia lamblia is a pathogenic unicellular eukaryotic parasite that causes giardiasis. Its genome encodes the canonical histones H2A, H2B, H3, and H4, which share low amino acid sequence identity with their human orthologues. We determined the structure of the G. lamblia nucleosome core particle (NCP) at 3.6 Å resolution by cryo-electron microscopy. G. lamblia histones form a characteristic NCP, in which the visible 125 base-pair region of the DNA is wrapped in a left-handed supercoil. The acidic patch on the G. lamblia octamer is deeper, due to an insertion extending the H2B α1 helix and L1 loop, and thus cannot bind the LANA acidic patch binding peptide. The DNA and histone regions near the DNA entry-exit sites could not be assigned, suggesting that these regions are asymmetrically flexible in the G. lamblia NCP. Characterization by thermal unfolding in solution revealed that both the H2A–H2B and DNA association with the G. lamblia H3–H4 were weaker than those for human H3–H4. These results demonstrate the uniformity of the histone octamer as the organizing platform for eukaryotic chromatin, but also illustrate the unrecognized capability for large scale sequence variations that enable the adaptability of histone octamer surfaces and confer internal stability.

    DOI

  • The N-terminal Tails of Histones H2A and H2B Adopt Two Distinct Conformations in the Nucleosome with Contact and Reduced Contact to DNA

    Hideaki Ohtomo, Jun-ichi Kurita, Shun Sakuraba, Zhenhai Li, Yasuhiro Arimura, Masatoshi Wakamori, Yasuo Tsunaka, Takashi Umehara, Hitoshi Kurumizaka, Hidetoshi Kono, Yoshifumi Nishimura

    Journal of Molecular Biology   433 ( 15 ) 167110 - 167110  2021.07  [Refereed]

    DOI

  • Sequence-dependent nucleosome formation in trinucleotide repeats evaluated by in vivo chemical mapping

    Koji Katsumata, Yuichi Ichikawa, Tomohiro Fuse, Hitoshi Kurumizaka, Akio Yanagida, Takeshi Urano, Hiroaki Kato, Mitsuhiro Shimizu

    Biochemical and Biophysical Research Communications   556   179 - 184  2021.06  [Refereed]

    DOI

  • Chromatin structure-dependent histone incorporation revealed by a genome-wide deposition assay

    Hiroaki Tachiwana, Mariko Dacher, Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Yosuke Seto, Ryohei Katayama, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Noriko Saitoh

    eLife   10   e66290  2021.05  [Refereed]

     View Summary

    In eukaryotes, histone variant distribution within the genome is the key epigenetic feature. To understand how each histone variant is targeted to the genome, we developed a new method, the RhIP (<italic>R</italic>econstituted <italic>h</italic>istone complex <italic>I</italic>ncorporation into chromatin of <italic>P</italic>ermeabilized cell) assay, in which epitope-tagged histone complexes are introduced into permeabilized cells and incorporated into their chromatin. Using this method, we found that H3.1 and H3.3 were incorporated into chromatin in replication-dependent and -independent manners, respectively. We further found that the incorporation of histones H2A and H2A.Z mainly occurred at less condensed chromatin (open), suggesting that condensed chromatin (closed) is a barrier for histone incorporation. To overcome this barrier, H2A, but not H2A.Z, uses a replication-coupled deposition mechanism. Our study revealed that the combination of chromatin structure and DNA replication dictates the differential histone deposition to maintain the epigenetic chromatin states.

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display

  • 臨床免疫・アレルギー科 第75巻第6号【話題】 「クロマチンを形成したゲノムDNAが自然免疫DNAセンサーcGASの監視から逃れる仕組み」

    鯨井智也, 胡桃坂仁志

    科学評論社  2021.06

  • 遺伝子医学MOOK36号 エピゲノムで新たな解明が進む「先天性疾患」第1章 エピゲノム総論 3.クロマチンモデリング因子

    大角 健, 鯨井智也, 胡桃坂仁志

    株式会社メディカル ドゥ  2021.04

  • 生体の化学 vol.71 No.4 「ヌクレオソームによるクロマチンの構造多様性」

    藤田理紗, 胡桃坂仁志

    医学書院  2020.08

  • 月刊細胞5月号【遺伝子制御の基盤となる細胞核・クロマチン構造】木村宏・編 「転写におけるクロマチン構造研究」

    鯨井智也, 胡桃坂仁志

    ニューサイエンス社  2020.05

  • 【イメージング時代の構造生命科学 細胞の動態、膜のないオルガネラ、分子の構造変化をトランススケールに観る】(第1章)近年の技術革新と解かれた構造 クライオ電子顕微鏡によるクロマチンダイナミクス研究

    鯨井 智也, 滝沢 由政, 胡桃坂 仁志

    (株)羊土社  2020.03

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Misc 【 display / non-display

  • DNA修復タンパク質RAD52のクライオ電子顕微鏡解析

    荻野 駿, 五月女 美香, 鴨井 一輝, 滝沢 由政, 胡桃坂 仁志, 香川 亘

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集   92回   [1T13m - 03]  2019.09

  • ヒストンメチルトランスフェラーゼPR-Set7の生化学的および構造的解析(Biochemical and structural analyses of histone methyltransferase PR-Set7)

    何 承翰, 滝沢 由政, 小林 航, 石井 初芽, 平野 里奈, 有村 泰宏, 胡桃坂 仁志

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集   92回   [2T13a - 02]  2019.09

  • CENP-Aを含むトリヌクレオソームのクライオ電子顕微鏡解析

    何 承翰, 滝沢 由政, 小林 航, 立和名 博昭, マティアス・ウォルフ, 胡桃坂 仁志

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集   91回   [1P - 243]  2018.09

  • 細胞周期中のCCANの構成の動的な変化(Dynamic Change of CCAN organization during the cell cycle)

    Nagpal Harsh, 堀 哲也, Furukawa Ayako, 菅瀬 謙治, 越阪部 晃永, 胡桃坂 仁志, 深川 竜郎

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集   88回・38回   [2T23 - 13(2P0113)]  2015.12

  • GATA3 modulates chromatin structure to establish active enhancers in breast cancer cells

    Motoki Takaku, Sara A. Grimm, Takashi Shimbo, Lalith Perera, Shinichi Machida, Hitoshi Kurumizaka, Paul A. Wade

    CANCER RESEARCH   75  2015.08

    Research paper, summary (international conference)  

    DOI

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Industrial Property Rights 【 display / non-display

  • 選択的な染色体タンパク質のアシル化を行うための人工触媒システム

    特許第6675119号

    金井 求、川島 茂裕、山次 健三、天本 義史、青井 勇樹、須藤 宏城、永島 臨、胡桃坂 仁志、越阪部 晃永、有村 泰宏

    Rights holder: 国立大学法人 東京大学

    Patent

  • タンパク質又は遺伝子導入用試薬

    特許第5403324号

    武岡 真司、武田 直也、胡桃坂 仁志、坂根 勲、池ヶ谷 菜海子、小幡 洋輔、齋藤 俊介

    Rights holder: 学校法人 早稲田大学

    Patent

Awards 【 display / non-display

  • 科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞 研究部門

    2021.04   文部科学省  

    Winner: 胡桃坂 仁志

  • 持田記念学術賞

    2020.11   公益財団法人 持田記念医学薬学振興財団   エピゲノム創薬のクロマチン構造基盤の構築

    Winner: 胡桃坂 仁志

  • 柿内三郎記念賞

    2018.06   公益社団法人 日本生化学会  

    Winner: 胡桃坂 仁志

  • 名誉教授

    2018.04   早稲田大学  

    Winner: 胡桃坂 仁志

Research Projects 【 display / non-display

  • 胡桃坂クロマチンアトラスプロジェクト

    Project Year :

    2019.10
    -
    2025.03
     

  • ヌクレオソーム高次構造とダイナミクスによるクロマチン潜在能の解明

    Project Year :

    2018.06
    -
    2023.03
     

  • エピジェネティクス研究と創薬のための再構成クロマチンの生産と性状解析

    Project Year :

    2017
    -
    2022.03
     

  • 細胞ポテンシャル測定システムの開発

    Project Year :

    2016
    -
    2019.09
     

    大川恭行

  • 動的クロマチン構造と機能

    Project Year :

    2018.04
    -
    2019.03
     

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Presentations 【 display / non-display

  • クロマチン構造における RNA ポリメラーゼ II による転写伸長機構

    胡桃坂仁志

    日本生化学会関東支部例会 

    Presentation date: 2021.06

  • クロマチンアトラスプロジェクト・キックオフシンポジウム

    胡桃坂仁志, 岡田由紀, 山口潤一郎, 吉川雅英, 藤芳暁

    Presentation date: 2021.05

  • クライオ電子顕微鏡によるクロマチン構造解析

    胡桃坂 仁志  [Invited]

    令和2年度 よこはまNMR研究会総会 

    Presentation date: 2021.03

  • Structural Studies for Nucleosome Core Particle Complexed with Its Binding Factors

    Hitoshi Kurumizaka  [Invited]

    RIKEN BDR Symposium 

    Presentation date: 2021.03

    Event date:
    2021.03
     
     
  • Nucleosome contribution to epigenetic genome regulation

    Hitoshi Kurumizaka  [Invited]

    Biophysical Society 65th Annual Meeting 

    Presentation date: 2021.02

    Event date:
    2021.02
     
     

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Specific Research 【 display / non-display

  • 多様なクロマチン構造を介した相同組換えの制御機構の解明

    2016  

     View Summary

    本年度は、RAD51およびDMC1のクロマチン上での相同鎖検索の制御メカニズムに着目し、研究を行なった。再構成クロマチンを用いて、両者の相同鎖検索過程を解析した結果、RAD51とは異なり、DMC1はヌクレオソームが形成されていない領域で優先的に相同鎖検索を行うことが明らかになった。実際に、このようなヌクレオソームが形成されていない特殊なクロマチン構造は、減数分裂期の組換えホットスポットに存在する。これらの事実は、クロマチン上におけるRAD51とDMC1の機能差異を示すと共に、クロマチン構造が両者の組換え反応を制御することを示唆している。

  • 遺伝的組換えの分子機構に関する研究

    2008  

     View Summary

    相同DNA組換えは、減数分裂の第一分裂期におこり(減数分裂期組換え)、相同染色体間を物理的に連結するキアズマの形成に必須である。その結果として遺伝情報の再編成が行われ、この遺伝子再編成が現代の多大な生物種を生み出す原動力となった。またゲノムDNAは、担体として優れた性質を持っているが、環境からの外的要因(紫外線や放射線など)や細胞自身による内的要因(DNA複製のエラーなど)によって日常的に損傷を受けている。なかでも、二重鎖切断などの重篤なDNA損傷は、相同DNA組換えを経由したDNA修復経路(体細胞分裂期組換え)によって速やかに修復されることが近年明らかにされてきた。このように相同DNA組換えは、減数分裂期と体細胞分裂期での両方のDNA組換えにおいて機能している。しかし、そのメカニズムの詳細に関してはいまだ明らかにされていない。そこで本研究では、相同DNA組換えの分子機構を明らかにすることを目的として、相同DNA組換えにおいて働くタンパク質に着目し、それらの生化学的解析を行った。まず、リアルタイムで相同DNA組換え反応を検出するin vitro系を確立するために、蛍光標識したDNAを利用したFRET法によるDNA組換え検出系を確立した。本法では、DNA配列の中央部に蛍光色素を有するDNAを使用しており、正確に相同DNA組換え反応が触媒されたときのみ検出できる系である。この新たに確立した系を用いて、大腸菌RecA、ヒトRAD51およびDMC1、イネDMC1AおよびDMC1Bなどの組換え活性をリアルタイムで評価することに成功した。また、ヒトRAD51およびDMC1をアガロースビーズに固定し、RAD51ビーズおよびDMC1ビーズを作製した。これらのRAD51ビーズおよびDMC1ビーズを用いて、培養細胞の抽出液からRAD51およびDMC1と結合する因子群候補を、プロテオミクス法によって多数同定した。

  • 相同DNA組換え装置の分子機構解明のための構造・生化学的アプローチ

    2007  

     View Summary

    相同DNA組換えは減数分裂の第一分裂期におこる(遺伝的組換え)。その結果として遺伝情報の再編成が行われ、現代の300万種を超えるとも言われている生物種を生み出す原動力となった。またゲノムDNAは、環境からの外的要因(紫外線や放射線など)や細胞自身による内的要因(DNA複製のエラーなど)によって日常的に損傷を受けている。なかでも、二重鎖切断などの重篤なDNA損傷は、相同DNA組換えを経由したDNA修復経路によって速やかに修復されることが明らかにされてきた。このように相同DNA組換えは、ゲノムDNAの進化と保護の両面において重要であるが、その分子機構についてはいまだ十分に理解されていない。本研究では、ヒト由来の相同DNA組換え装置およびゲノムDNAを収容する染色体に着目し、これらの生体超分子複合体がの構成成分をリコンビナント蛋白質として精製した。具体的には、Rad51やDmc1などの相同DNA組換え装置の活性中心酵素、染色体の主要構成蛋白質であるヒストンH2A、H2B、H3、H4などである。これらの蛋白質が、生体内でどのような超分子複合体を形成しているのかを解析するために、これらの蛋白質を共有結合によってリンクしたビーズの作製を行った。そして、それらの蛋白質が結合したビーズを用いて、ヒト培養細胞から得た抽出液より、それぞれの蛋白質と特異的に結合する因子群を、プロテオミクス解析により同定することに成功した。本プロテオミクス解析および蛋白質分析は、北海道大学の小布施研究室と、大阪大学の木村准教授研究室において行った。得られた新規相同DNA組換え酵素群および新規染色体構成蛋白質群の遺伝子のクローニングを現在行っており、これらの蛋白質をリコンビナントとして精製し、それらの機能および構造解析を行う予定である。また、Rad51およびDmc1の解析においては、それらの天然に存在するバリアントの精製に成功した。そしてそれらの活性の異同について生化学的解析によって明らかにした。

  • DNA組換えタンパク質の機能的分子進化に関する研究

    2003  

     View Summary

    DNA組換えタンパク質は、ウイルス、バクテリアからヒトに至るまで普遍的に存在している。このように、進化的に高度に保存されたタンパク質は、生命体の生存にとって中心的な役割を果たす例が多く、DNA組換えタンパク質も、遺伝情報を担う染色体DNAに日常的に起こる二重鎖切断を修復するために重要な役割を果たしている。実際にがん細胞において、DNA組換えに関係した遺伝子上での変異やSNPが頻繁に見出され、このことは、DNA組換え修復の破綻が、発がんの主要な原因の1つであることを示唆している。DNA組換え反応のうち、特に相同組換えに関わるタンパク質が進化上高度に保存されている。相同組換えの要の反応は相同的対合であるが、この反応を直接触媒することが知られているバクテリアRecAタンパク質は、ヒトでは7種類のホモログが存在する。それらは、Rad51、Dmc1、そしてRad51バラログであるXrcc2、Xrcc3、Rad51B、Rad51C、Rad51Dである。この相同的対合タンパク質であるRecAの機能的分子進化を明らかにする目的で、これらヒトのRecAホモログとバクテリアのRecAの比較を生化学的解析により行った。その結果、ヒトのRecAホモログは7種類いずれも、単体もしくは複合体としてRecA様の相同的対合活性を有するが、その活性はバクテリアRecAとは比較にならないほど弱いことが明らかになった。また、白血病細胞で特異的に見られるRad51のリン酸化部位(Tyr315)が、Rad51のポリマー形成に重要な役割を果たすことを、部位特異的変異体作製法により作製した6種類の変異Rad51の生化学的および分光学的解析により明らかにした。Tyr315はバクテリアRecAには保存されておらず、Rad51が進化により獲得した新機能を担うと考えられる。また、ヒトRad51パラログであるXrcc3とRad51Cの複合体形成機構を明らかにするために、欠失変異体および点変異体を用いた生化学的解析により、それぞれの複合体形成に必要なドメイン領域を決定した。