Structural elucidation of the multi-subunit interactions that establish the transcriptional unity mechanism
| Project Area | Elucidation of the mechanisms of transcriptional unity by understanding spatiotemporal multifactorial interactions |
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| Project/Area Number |
21H05161
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
仙石 徹 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (60576312)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 転写因子 / エピジェネティクス / X線結晶構造解析 / クライオ電子顕微鏡 / 転写 / クライオ電顕 / ユビキチン化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、二村班・高橋班と協力し、以下の3つの転写ユニティー機構の構造を明らかにする。
１）強力な表現型を誘導する転写因子の形成する転写ユニティー機構
２）転写開始・伸長・終結を同時に制御する転写ユニティー機構
３）転写伸長・クロマチン修飾を相互に制御する転写ユニティー機構
本研究によって明らかにされる転写ユニティー機構の立体構造は転写ユニティー機構の理解のみに留まらず、「アキレスの踵」となりうるdruggable部位を見出し、そこを標的とする生理活性分子の合理的設計の基盤となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞内で見出される様々な因子の組み合わせによって形成される転写ユニティー機構の立体構造を原子レベルで明らかにすることを目的とする。転写伸長を正に制御するクロマチン修飾であるヒストンH2BK120モノユビキチン化を導入するE3酵素であるBre1複合体がヌクレオソームに結合した複合体のクライオ電子顕微鏡構造を決定し、Bre1がヌクレオソームの酸性パッチとDNAリン酸基の2か所にまたがるように結合することでE2酵素とユビキチンをH2BK120ユビキチン化に適切な位置にリクルートすることを見出した。また、複数のヒストン修飾酵素複合体について昆虫細胞における共発現を用いた再構成系を構築した。また、病原性ウイルスの増殖に必要なタンパク質複合体について昆虫細胞における共発現により複合体を再構成し、クライオ電子顕微鏡による撮影を行い、中程度分解能の密度マップを得た。また、抗酸化応答のマスター転写因子であるNrf2がパートナー転写因子と共に標的DNAを結合した複合体のX線結晶構造を決定し、特有のCNCモチーフによりNrf2が標的DNAへの高い親和性を獲得することで厳密な転写制御を行うメカニズムを提唱した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
物流混乱により物品購入計画が影響を受けた以外は研究は順調に進展している。すでに1種類の転写因子-DNA複合体の構造解析を報告し、また1種類のヒストン修飾酵素複合体の構造決定に成功している。その他にも、病原性ウイルスの増殖に必要なタンパク質複合体の構造決定へ向けて有望な予備的データが得られ、また複数種類のタンパク質複合体の再構成実験も進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
Bre1複合体論文についてはプレプリントを発表し、同時に科学雑誌に投稿を行ったが、残念ながら査読者のコメントと共に却下されてしまった。今後はコメントに対応しできるだけ早期に再投稿を行い査読論文としての発表を目指す。病原性ウイルスタンパク質複合体については電顕データ測定時の課題を解決するべく条件検討を行う。その他のタンパク質複合体についても再構成と精製に成功したものからクライオ電子顕微鏡による構造決定を試みる。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
