Elucidation of chromatin potential through the analysis of nucleosome structure and dynamics

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Chromatin potential for gene regulation
• Project/Area Number: 18H05534
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kurumizaka Hitoshi 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (80300870)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395) ; 河野 秀俊 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, プロジェクトディレクター (40291918)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: クロマチン / エピジェネティクス / ヌクレオソーム / ヒストン / クロマチン転写 / クロマチン再構成 / クライオ電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

In eukaryotes, genomic DNA is compacted into chromatin with nuclear nucleosome-binding proteins. Recent studies suggest that diversity of chromatin structure and dynamics are crucial for gene regulation. In this study, we aimed to understand diverse chromatin structures and dynamics, which are regulated by a variety of epigenetic factors. We reconstituted chromatin in vitro and performed structural and biochemical analyses. We then determined structures of various nucleosomes, and their complexes with chromatin binding proteins. Furthermore, we elucidated the mechanisms by which transcription elongation complexes regulate transcription in chromatin.

Free Research Field

構造生物学、生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞核内における多様なクロマチン構造とそのダイナミクスの制御機構の解明は、遺伝子発現制御機構の理解にとどまらず、細胞の運命決定や個体への発生制御のメカニズムの理解においても重要であることが明らかになってきた。そのような背景から、本研究は様々な研究分野に対して大きな波及効果を持つと考えられる。また、クロマチン制御の破綻は、がんをはじめとする様々な疾病と密接に関係していることが明らかになっている。このことから、本研究の成果を基礎として、疾患の発生機序解明や新規治療薬の開発研究などにおいても波及効果が期待される。以上のことから、本研究で得られた成果は学術的にも社会的にも意義深いものであると考える。