Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
真核細胞核内で見られるヌクレオソームのエピゲノム修飾は遺伝子転写の駆動力の一端を担っているが、ヌクレオソームレベルで特定のエピゲノム修飾が遺伝子転写に果たす役割は再構成的にあまり理解されていない。本研究では、真核細胞の遺伝子転写で見られる転写バーストやスーパーエンハンサーなどのスイッチ制御機構を再現する試験管内再構成系の検討を通して、ヒトのエピゲノム転写反応モデルの様相を構成的に解析する。
本研究ではヒストンのリシンアセチル化とヌクレオソーム内の分子間相互作用を指標として真核生物転写のスイッチ分子機構を再構成的に理解することを目指している。本年度は、昨年度から行っているヒストンアセチル化酵素p300/CBPとp300/CBPが選択的に結合しやすいことが知られているヒストンH4のK12およびK16のリシンアセチル化を含むヌクレオソームとの複合体について、クライオ電子顕微鏡を用いた立体構造解析を構造精密化まで進めた。その結果、p300/CBPの分子内においてヒストンアセチル化の認識に関わることが知られているブロモドメインが、ヌクレオソームにおいてアセチル化されたヒストンH4テイルの認識に関わるだけでなく、H4テイルの周辺に存在するヌクレオソームDNAの副溝に多様な方向で結合してヌクレオソーム上でp300/CBP分子を回転させ、p300/CBPの分子内に存在するヒストンアセチル化酵素ドメインをヒストンH4以外のヒストンのN末端テイルに近接させることがわかった。さらに、先行アセチル化を導入したヌクレオソームに対するp300のアセチル化酵素活性を検討した。その結果、p300はヒストンH3とヒストンH4間では双方向にアセチル化を読み書きできる一方、ヒストンH3とヒストンH2B間、およびヒストンH4とヒストンH2B間では前者から後者に一方向にアセチル化を読み書きすることが示唆された。また、各ヒストンのN末端テイルを残基特異的にリシンアセチル化したヌクレオソームの熱安定性を検討した結果、ヒストンH2BのN末端テイルがアセチル化されるとヌクレオソームからH2A-H2B二量体の解離が選択的に促進されることを見出した。これらの結果に基づいて、多細胞生物において特定の細胞で特定の遺伝子が転写される原理を説明する新仮説（エピセントラルモデル）が導かれた。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022
All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (1 results)
