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DECODEシステムの基礎基盤となる核内クロマチン構造の解析

Research Project

Project/Area Number 20052030
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute of Genetics (2009)
The Institute of Physical and Chemical Research (2008)

Principal Investigator

前島 一博  National Institute of Genetics, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00392118)

Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Keywords核酸 / ゲノム / 生体分子 / 細胞核 / ヒトゲノム / クロマチン
Research Abstract

直径2nm、全長2mにも及ぶヒトゲノムDNAは、まず、塩基性蛋白質ヒストンに巻かれ、ヌクレオソームになり、さらに折り畳まれて直径約30nmのクロマチン線維を形成するとされている。しかしながら、このクロマチン線維がどのようにして、最終的に直径約0.7μmの分裂期染色体や、直径10μmの細胞核の中に折り畳まれているのか?については全くの謎であり、長年に渡って生物学者たちの興味を集めてきた。古くから提唱されているモデルでは、「30nmのクロマチン線維が、100nm、200nmと、らせん状の階層構造を形成している」と予想されている。間期の核内の太いファイバーはクロモネマファイバーと呼ばれている。
私たちは、「生きた状態」に近い細胞観察ができるクライオ電子顕微鏡や、溶液中の非結晶物体の構造解析が可能なX線散乱解析などの物理化学的測定をおこなってきた(Maeshima et al.,Current Opinion in Cell Biology, in press)。現在までの知見ではヌクレオソームに相当する11nm散乱のピーク以上の大きな構造は検出されていない。つまり、ヌクレオソーム線維の不規則な折り畳みによって成り立っていると考えている。このことは、古くから提唱されているモデルが必ずしも正しくない可能性を示唆している。
次に、生きた細胞の核内部の環境を蛍光相関分光法(FCS)を利用して調べた。FCSは細胞内の微小な観察領域(confocal volume)の蛍光分子の動きを、蛍光強度のゆらぎによって検出する方法である。これにより、細胞核内部の蛍光分子の拡散定数を測定し、内部環境を間接的に知ることが可能である。現在得られている拡散係数は約20um^2/sであった。驚いたことに、この値は細胞質、分裂期染色体とあまり変わらなかった。これらの結果から、私たちは、核や染色体内部は、ヌクレオソーム線維が不規則に折り畳まれている動的な環境ではないかと、考えている。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Chromatin structure : does the 30-nm fibre exist in vivo?2010

    • Author(s)
      前島一博
    • Journal Title

      Current Opinion in Cell Biology (in press)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Live imaging system for visualizing nuclear pore complex(NPC)formation during interphase in mammalian cells2010

    • Author(s)
      Iino, H
    • Journal Title

      Genes to Cells (in press)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The chromosomal association of condensin II is regulated by a non-catalytic action of PP2A2009

    • Author(s)
      Takemoto, A
    • Journal Title

      Nature Structural & Molecular Biology 16

      Pages: 1302-1308

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 染色体の構築原理2009

    • Author(s)
      日原さえ, ら
    • Journal Title

      実験医学増刊 27

      Pages: 43-51

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] コヒーレントX線回折によるヒト染色体構造の3次元観察2009

    • Author(s)
      前島一博
    • Journal Title

      生物物理 49

      Pages: 298-300

    • NAID

      10025976023

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] Three-Dimensional Visualization of a Human Chromosome Using Coherent X-ray Diffraction2009

    • Author(s)
      Nishino, Y.
    • Journal Title

      Physical Review Letters 102

      Pages: 18101-18101

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of cryo-electron microscopy images does not support the existence of 30-nm chromatin fibers in mitotic chromosomes in situ.2008

    • Author(s)
      Eltsov, M.
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci USA 105

      Pages: 19732-7

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ion irradiation in liguid of μm3 region for cell sugery.2008

    • Author(s)
      Iwai, Y.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 92

      Pages: 23509-23509

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] X-ray imaging of human genome2010

    • Author(s)
      前島一博
    • Organizer
      Japan-Sweden Joint Colloquium "Current Approaches & Future Perspectives on the Human Genome, Transcriptome & Proteome"
    • Place of Presentation
      Stockholm, Sweden
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 核内と分裂期染色体内の global なクロマチン構造2009

    • Author(s)
      前島一博
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2009-12-12
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 核内と分裂期染色体内の global なクロマチン構造2009

    • Author(s)
      前島一博
    • Organizer
      第82回日本生化学会シンポジウムクロマチン生物学の近未来
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2009-10-23
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Mitotic chromosome structure : Irregular folding of nucleosome fibers2009

    • Author(s)
      前島一博
    • Organizer
      17^<th> International Chromosome Conference
    • Place of Presentation
      Boone, NC, USA
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] How is genome DNA compacted into a mitotic chromosome?2009

    • Author(s)
      前島一博
    • Organizer
      9^<th> NIBB-EMBL Symposium Functional Imaging from Atoms to Organisms
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Global structure of chromatins : irregular folding of nucleosome fibers.2008

    • Author(s)
      Meshima, K.
    • Organizer
      日本分子生物学会・生化学会合同年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2008-12-11
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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