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電子顕微鏡による染色体動態を担う超分子複合体の構築原理及び制御・遷移機構の研究

Publicly Offered Research

Project AreaChromosome Orchestration System
Project/Area Number 16H01410
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

真柳 浩太  九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (50418571)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywordsクライオ電子顕微鏡 / 可視化 / ナノバイオ / 超分子複合体 / 生物物理 / クロマチン / ヌクレオソーム / リモデリング / 電子顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

昨年に引き続き、主にクロマチンリモデリング因子FACTのSPT16 サブユニットのMidドメイン及びそれに続くAIDセグメントとヌクレオソームから構成される複合体を急速凍結し、位相板及び電子直接検出カメラを備えたクライオ電顕(大阪大学)にて画像データを取得した。位相板の使用により、これまで解析が困難であった分子量20万程度の比較的小さな粒子の場合でも、高分解能且つ高コントラストな粒子像を得ることが可能となった。先行研究からMid-AID、そして弱いながらもAID単独でヌクレオソームの不安定化が引き起こされる事がわかっている。立体構造解析の結果、少なくとも2つの構造が混在していることが明らかになった。一つ目は反応生成物に相当するヘキサソームである。1対のH2A/H2Bが離脱していること以外、大きな構造変化を起こすことなしにヘキサソームが安定に溶液中に存在しうること、その一方で詳細に見ると、ヒストンH3のC末αヘリックスの密度が消失し、DNAの末端もヌクレオソーム構造が解ける方向へシフトするなど、不安定化、更には破壊へと進む要因も示せた点が重要である。
2つ目の構造は分解能5.7オングストロームに達し、ヒストン8個全てを保持しており、そのαヘリックスを全て可視化することができた。ヒストンコアとDNAの112 bp長分は完全にヌクレオソームの結晶構造と重なり、DNAが剥がれた領域(33 bp相当)にはDNAと置き換わる形でAIDがヒストンコアに巻付くように結合していた。以上の結果から、FACTのヌクレオソームへの侵入はDNAの弛み等を利用して、H2BとAIDの結合を足がかりに、DNAを剥がしそれと置き換わる形で、酸性残基に富むAIDがヒストンコアに巻付いていくことで進行するという過程が推察される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Filopodia Formation by Cross‐linking of F‐actin with Fascin in Two Different Binding Manners2016

    • Author(s)
      S. Aramaki, K. Mayanagi, M. Jin, K. Aoyama, T. Yasunaga
    • Journal Title

      Cytoskeleton

      Volume: 73 Issue: 7 Pages: 365-74

    • DOI

      10.1002/cm.21309

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The tetrameric MotA complex as the core of the flagellar motor stator from hyperthermophilic bacterium2016

    • Author(s)
      Takekawa N, Terahara N, Kato T, Gohara M, Mayanagi K, Hijikata A, Onoue Y, Kojima S, Shirai T, Namba K, Homma M
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 31526-31526

    • DOI

      10.1038/srep31526

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure of the EndoMS-DNA Complex as Mismatch Restriction Endonuclease2016

    • Author(s)
      Nakae S, Hijikata A, Tsuji T, Yonezawa K, Kouyama KI, Mayanagi K, Ishino S, Ishino Y, Shirai T
    • Journal Title

      Struture

      Volume: 24 Issue: 11 Pages: 1960-1971

    • DOI

      10.1016/j.str.2016.09.005

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Switching mechanism of DNA replication fork complex revealed by single particle analysis2016

    • Author(s)
      Mayanagi K, Ishino S Takafuji M, Mitsuoka K, Shirai T, Kiyonari S, Nishida H, Kohda D, Morikawa K, Ishino Y.
    • Journal Title

      EMC2016

      Volume: 3 Pages: 57-58

    • DOI

      10.1002/9783527808465.emc2016.6796

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Single particle analysis of FACT-Nucleosome complex2017

    • Author(s)
      Mayanagi, K
    • Organizer
      The 4th Meeting on GRANT-IN-AID FOR SCIENTIFIC RESEARCH ON INNOVATIVE AREAS “CHROMOSOME ORCHESTRATION SYSTEM”
    • Place of Presentation
      The Royal Society, London、UK
    • Year and Date
      2017-02-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電子顕微鏡で「見る」生体超分子の構造-革新的発展を続ける単粒子解析2017

    • Author(s)
      真柳浩太
    • Organizer
      JASIS 2017 ライフサイエンスイノベーション
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] PolD-PCNA-DNA複合体の単粒子解析2017

    • Author(s)
      真柳 浩太、沖 啓輔、石野 園子、宮崎 直幸、岩崎 憲治、神田 大輔、白井 剛、石野 良純
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子顕微鏡と高速AFMの組み合わせにより明らかになった脂質二重膜中オリゴ糖転移酵素の動的構造2017

    • Author(s)
      川崎 由貴、真柳 浩太、Ashutosh Srivastava、有山 弘高、Florence Tama、安藤 敏夫、神田 大輔
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 電顕単粒子解析による生体高分子複合体の立体構造決定2017

    • Author(s)
      真柳浩太
    • Organizer
      第8回構造生物学に関する先端技術講演会
    • Place of Presentation
      九州大学、福岡
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] DNA複製フォーク複合体の構築原理及び遷移・制御機構の解明2017

    • Author(s)
      真柳浩太
    • Organizer
      さきがけーライフサイエンスの革新を目指した構造生命科学と先端的基盤技術- 研究領域研究成果報告会
    • Place of Presentation
      東京大学、文京区、東京
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Single particle analysis of DNA replication fork complex2016

    • Author(s)
      Kouta Mayanagi
    • Organizer
      10th International 3R
    • Place of Presentation
      Hotel Ichibata, 松江
    • Year and Date
      2016-11-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Switching mechanism of the replisome as revealed by single particle analysis.2016

    • Author(s)
      Mayanagi K, Ishino S Takafuji M, Mitsuoka K, Shirai T, Kiyonari S, Nishida H, Kohda D, Morikawa K, Ishino Y.
    • Organizer
      第 89 回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      東北大学、仙台市
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Switching mechanism of DNA replication fork complex revealed by single particle analysis2016

    • Author(s)
      Mayanagi K, Ishino S Takafuji M, Mitsuoka K, Shirai T, Kiyonari S, Nishida H, Kohda D, Morikawa K, Ishino Y.
    • Organizer
      The 16th European Microscopy Congress
    • Place of Presentation
      Lyon Convention Center. Lyon, France
    • Year and Date
      2016-08-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電子顕微鏡による染色体動態を担う超分子複合体の構築原理及び制御・遷移 機構の研究2016

    • Author(s)
      真柳浩太
    • Organizer
      新学術領域研究 「染色体オーケストレーションシステム」 第3回 領域会議
    • Place of Presentation
      山形 瀧波旅館、南陽市
    • Year and Date
      2016-07-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular switching of DNA replication fork complex revealed by single particle analysis2016

    • Author(s)
      Kouta Mayanagi
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会,The 1st APPA-PSSJ joint workshop
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular anatomy of DNA polymerase D for functional elucidation of each subunit, DP1 and DP22016

    • Author(s)
      高島夏希、石野園子、高藤三加、真柳浩太、松尾亮太郎、山上 健、石野良純
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2019-12-27  

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