脊椎動物の染色体凝縮を担うコンデンシンの構造基盤と動的挙動の解明
| Project/Area Number |
20H03197
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
原 幸大 静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (80729343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 博 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (40336590)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | X線結晶構造解析 / 染色体凝縮 / コンデンシン |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、脊椎動物の染色体凝縮を担うコンデンシンのnon-SMCサブユニットの結晶構造を高分解能で決定すると共に、ヌクレオソームやSMCサブユニットとの複合体を再構成し、SAXS、Cryo-EMにより動的挙動を解析する。また、染色体の再構成系を用いた構造機能相関解析を通して、菌類のモデルでは説明できない脊椎動物特有の染色体凝縮の作用機序を原子レベルで明らかにすることにある。染色体凝縮の機能不全はがんや小頭症を引き起こすことから、その分子メカニズムを理解することで抗がん剤創薬が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脊椎動物の染色体凝縮を担うコンデンシンのnon-SMCサブユニットの結晶構造を高分解能で決定すると共に、ヌクレオソームやSMCサブユニットとの複合体を再構成し、SAXS、クライオEMにより動的挙動を解析することを目標とする。また、染色体の再構成系を用いた構造機能相関解析を通して、菌類のモデルでは説明できない脊椎動物特有の染色体凝縮の作用機序を原子レベルで明らかにすることにある。染色体凝縮の機能不全はがんや小頭症を引き起こすことから、その分子メカニズムを理解することで抗がん剤創薬が期待できる。
本年度は、コンデンシンIIのnon-SMCサブユニットであるCAP-G2-H2とDNAとの相互作用解析を行い、DNA結合部位の同定と共結晶化に向けて最適な二本鎖DNAの長さを決定した。また、AlphaFold2による構造予測からCAP-Gには複数の長大なループ領域が存在することが示唆される。これらの領域を様々に欠損させた発現系を構築し、その一部については組換えタンパク質の調製に成功した。次年度以降、これらの新たな組換えタンパク質とDNAの共結晶化条件の探索を進める。コンデンシンIのnon-SMCサブユニットに関しては、構造解析に既に成功しているCAP-G-Hの構造を再検証し、熱力学的に不安定な領域を同定、欠損させた変異体を設計し、組換えタンパク質の調製に成功した。CAP-G-HについてもDNAとの共結晶化条件を探索していく。コンデンシンI・IIの残りのnon-SMCサブユニットについても生物種の検討も含め引き続き組換えタンパク質の調製方法を再検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度同様、コンデンシンI・IIのnon-SMCサブユニット（CAP-D3-H2を除く）の調製方法を確立したものの、結晶構造解析に成功したのはCAP-G-Hのみであるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度からはクライオEM測定もBINDS支援により開始しいる。また、AlphaFold2を利用して、CAP-G-H、CAP-G2-H2については熱力学的により安定な新たな組換えタンパク質の調製に成功している。X線結晶構造解析とクライオEM単粒子解析を併用し、構造解析を進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(38 results)
