Real-time and real-space imaging of chromatin dynamics
Publicly Offered Research
Project Area | Chromatin potential for gene regulation |
Project/Area Number |
19H05257
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Biological Sciences
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Research Institution | Kanazawa University |
Principal Investigator |
柴田 幹大 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (80631027)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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Budget Amount *help |
¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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Keywords | 1分子イメージング・ナノ計測 / クロマチン動態 / 超分子複合体 / バイオイメージング / 1分子計測・操作 / 一分子計測・操作 |
Outline of Research at the Start |
本研究は、生命活動の根源である遺伝子発現を分子レベルで解明することを目的とし、高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を用いて、クロマチン動態のナノ空間・リアルタイム撮影を試みる。本研究は、当該領域が掲げる、クロマチン構造が潜在的に持つ遺伝子発現制御能力「クロマチンポテンシャル」の実体を可視化することできる。具体的には、①ヒストンの翻訳後修飾を制御するヒストンメチル化酵素とクロマチンの動態、②クロマチンリモデリング複合体によるクロマチン構造の大規模な構造変化、③クロマチン構造が凝集するヘテロクロマチン形成過程を動画撮影し、クロマチン動態、および、その関連タンパク質の分子作動メカニズムを明らかにする。
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Outline of Annual Research Achievements |
生命の根源である遺伝子発現には、クロマチン動態が重要な役割を果たすと考えられている。しかしながら、クロマチン動態や、その制御因子群がクロマチン上で起こす動的構造変化をナノ空間かつ、リアルタイムで可視化し解析した例はない。本研究は、高速原子間力顕微鏡(以下、高速AFM)を用い、クロマチンのナノ動態の実時空間イメージングを試み、クロマチン動態および、その関連タンパク質の分子作動機構を明らかにすることが目的である。最終年度は、初年度で得た高速AFM基板条件を用い(1)ATP依存性クロマチンリモデリング複合体(SNF2H)の高速AFM観察を行った。試験管内で、あらかじめSNF2Hとヌクレオソームを結合させ、ATP非存在下で高速AFM観察を行った。しかし、SNF2Hとヌクレオソームが結合した複合体は観察されなかった。次に、高速AFM観察中にATPをバッファー内に添加し、リモデリング反応を開始させた。その結果、数回の観察例ではあるが、ヌクレオソームの近傍にSNF2Hが存在し、ヌクレオソームのヒストンコアの位置が変わる様子(再配列)を可視化することができた。この時、SNF2Hとヌクレオソームはタイトに結合するわけではなく、数nm程度離れた場所でSNF2Hのひも状ドメインがヒストンコアに作用する様子が見られた。(2)領域内共同研究(胡桃坂計画班)として、H2AヒストンバリアントであるH2A.Bを含むヌクレオソームの高速AFM観察を行い、H2A.B-H2BダイマーがH2A-H2Bダイマーと自発的に交換する分子メカニズムの解明を行った。通常型のヒストンで構成されたヌクレオソームとH2A.Bヒストンバリアントを含むヒストンで構成されたヌクレオソームを比較すると、ヌクレオソーム構造が大きく異なり、開いた構造をとることを発見し、H2A.Bヒストンバリアントの自己交換反応のモデルを提唱した。
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Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Macrocyclic peptide-based inhibition and imaging of hepatocyte growth factor.2019
Author(s)
Sakai K, Passioura T, Sato H, Ito K, Furuhashi H, Umitsu M, Takagi J, Kato Y, Mukai H, Warashina S, Zouda M, Watanabe Y, Yano S, Shibata M, Suga H, Matsumoto K
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Journal Title
Nature Chemical Biology
Volume: 15
Issue: 6
Pages: 598-606
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Crystal structure of heliorhodopsin2019
Author(s)
W. Shihoya, K. Inoue, M. Singh, M. Konno, S. Hososhima, K. Yamashita, K. Ikeda, A. Higuchi, T. Izume, Okazaki S, Hashimoto M, Mizutori R, Tomida S, Yamauchi Y, Abe-Yoshizumi R, K. Katayama, SP. Tsunoda, M. Shibata, Y. Furutani, A. Pushkarev, O. Béjà, T. Uchihashi, H. Kandori, O. Nureki
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Journal Title
Nature
Volume: 574
Issue: 7776
Pages: 132-136
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Structure and biophysical characterization of the heliorhodopsin.2019
Author(s)
W. Shihoya, K. Inoue, M. Singh, M. Konno, S. Hososhima, K. Yamashita, K. Ikeda, A. Higuchi, S. Okazaki, T. Izume, M. Hashimoto, R. Mizutori, S. Tomida, Y. Yamauchi, R. Abe-Yoshizumi, K. Katayama, S. P.Tsunoda, M. Shibata, Y. Furutani, A. Pushkarev, O. Beja, T. Uchihashi, H. Kandori and O. Nureki
Organizer
57th日本生物物理学会年会
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