| Project/Area Number |
22KJ0858
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| Project/Area Number (Other) |
22J12362 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43010:Molecular biology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平井 誠也 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | クロマチン / ヌクレオソーム / クライオ電子顕微鏡 / 自然免疫 / IFI16 / DNAセンサー |
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| Outline of Research at the Start |
生物はウイルスをはじめとする病原体の感染をいち早く察知し、それらを排除する仕組みとして自然免疫系を有している。自然免疫におけるDNAセンサーIFI16はウイルスDNA(非自己DNA)を感知し炎症応答経路を活性化する。一方で、細胞核内における自己の染色体DNAに対する自己免疫応答を回避すると考えられている。しかし、その詳細な分子機構は不明である。そこで本研究では、クライオ電子顕微鏡解析、および生化学的解析を行うことで、IFI16が染色体DNAを自己DNAとして認識する機構の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核細胞核内の染色体は、ヌクレオソームを基本単位として構築されている。ヌクレオソームは、ヒストンH2A、H2B、H3、およびH4をそれぞれ二分子ずつ含むヒストン八量体に、約150塩基対のDNAが巻き付いた構造体である。ヒストンには一部のアミノ酸配列が異なる様々な亜種（ヒストンバリアント）が報告されている。ヒストンバリアントは染色体上の特定の領域に局在し、特殊なヌクレオソームを形成することで、動原体形成や遺伝子発現など生命維持の根幹を成す様々な反応を制御すると考えられている。そのため、ヒストンバリアントによって形成されるヌクレオソームの性状を明らかにすることが、染色体の機能発現機構の理解に重要である。
本年度は、近年ヒトにおいて新規に同定されたヒストンH3のバリアントであるH3.8に着目し解析を行った。H3.8はアミノ酸配列の相同性から、染色体上の転写が活発な領域に局在するヒストンバリアントH3.3より派生したと考えられている。しかし、H3.8が形成するヌクレオソームの性状および機能については明らかになっていなかった。そこで、H3.8ヌクレオソームの性状を解明するために、H3.8ヌクレオソームを調製し、クライオ電子顕微鏡解析と生化学的解析を行った。その結果、H3.8ヌクレオソームはDNA末端の運動性が高く、不安定な構造を持つことが明らかとなった。また、RNAポリメラーゼIIによる転写実験を行ったところ、H3.8ヌクレオソーム上で転写伸長反応が僅かながら効率的に起こることが明らかとなった。これらの成果は、ヒストンバリアントによる染色体制御機構の理解に重要な知見を提供するものである。
上記の内容を含め、研究期間全体を通じて、ヌクレオソームの構造生物学的および生化学的解析を推進し、原著論文2報を報告するとともに2件の学会ポスター発表を行った。
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