| Project/Area Number |
22K14866
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Kazusa DNA Research Institute |
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Principal Investigator |
大竹 興一郎 公益財団法人かずさDNA研究所, ゲノム事業推進部, 特任研究員 (60940442)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | CENP-B / エピジェネティクス / クロマチン構造制御 / 酸性アミノ酸ドメイン / ヒト人工染色体 / 遺伝子発現制御 / セントロメア / 酸性ドメイン |
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| Outline of Research at the Start |
近年、細胞が持つ物質生産能力を人工的に引き出し利用する合成生物学の研究が世界的に高まりつつある。動物、植物の違いなく、細胞に物質を生産させる上で基本かつ重要なのが遺伝子発現の制御であり、これは、クロマチン構造の制御下にある。本研究代表者らは、合成DNAを用いたクロマチン制御技術によるセントロメア形成機構の研究から、セントロメアタンパク質CENP-Bの酸性アミノ酸が連なる巨大酸性ドメインに、クロマチン交換反応を促す性質があることを見出した。本研究は、このCENP-B酸性ドメインがクロマチン構造に及ぼす影響の解明と、その性質を利用した新型転写制御への応用、の2点を柱とした計画である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物、植物の違いなく、細胞に物質を生産させるために重要なのが、遺伝子発現の制御であり、それには遺伝子、さらには、その制御領域のクロマチン構造のエピジェネティックな制御が重要である。遺伝子発現カセットを導入し、多数の発現株を取得しても、発現レベルのバラつきや、発現を長期に維持できない場合があり、その原因の一つは、遺伝子発現カセット上のクロマチンがエピジェネティックに変化していくためである。
申請者は、これまでの研究によって、ヒトセントロメアを構成する反復DNA(アルフォイドDNA)上のCENP-B box配列へ結合するタンパク質、CENP-Bの結合が、クロマチン上へ様々なヒストン修飾因子、クロマチンリモデリング因子の集合を促進することを見出し、それがCENP-Bが持つ巨大な酸性アミノ酸ドメインの働きであることを同定した。興味深いことに、CENP-Bが集合させるクロマチン関連因子には、遺伝子発現を促進するもの以外に、抑制するものも含まれる。
本研究は、(1)酸性ドメインがクロマチン構造に与える影響のメカニズムの解明と、(2)この性質を利用したエピジェネティックなクロマチン構造変換を介した新型合成転写制御因子の開発、二つの計画から構成されている。
2023年度は、CENP-Bの(1)酸性ドメインがクロマチン構造に与える影響のメカニズムの解明、を中心に進めた。CENP-B酸性ドメインの結合によって、クロマチン上へは複製非依存型ヒストンの集合が促される。この反応がCENP-Bを介して集合するヒストンシャペロンによるものなのか、あるいは、酸性ドメインがクロマチンに与える構造的な影響によるものなのか、解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
二つの目標のうちの一つである、酸性ドメインの性質を利用したエピジェネティックなクロマチン構造変換を介した新型合成転写制御因子の開発、が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画(1)”酸性ドメインがクロマチン構造に与える影響”
エフェクター結合領域の、ヌクレオソームの安定性、ヒストンの交換反応速度について解析を行い、特定のヒストンの集合がCENP-B酸性ドメインによって引き起こされていることを確認した。しかしながら、現在進めている細胞内での解析では、酸性ドメインがクロマチン構造におよぼす影響のみを解析することが難しい。そこで、in vitroでの再構成ヌクレオソームを使ったCENP-B酸性ドメインの機能解析を行いたいと考えている。
計画(2) “酸性ドメインの性質を利用したエピジェネティックなクロマチン構造変換を介した新型合成転写制御因子の開発”
CENP-Bは二つの大きな酸性ドメインを持つ。現在、どの領域の、どの程度のサイズの酸性ドメインがあれば、これまで報告してきたCENP-Bの機能を発揮するのか解析を進めている。得られた情報をもとに、新型合成転写因子の働きに必要な酸性ドメインを持った構築の作製を進める。
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