2015 Fiscal Year Annual Research Report
生細胞核の複数種蛍光１分子イメージング定量解析による転写サイクルの機構解明
| Project Area | Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches |
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| Project/Area Number |
24118006
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
十川 久美子 東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (20291073)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | １分子イメージング / 転写調節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生細胞１分子イメージング観察と定量解析により、転写サイクルの動態観察と転写に関わるタンパク質群の個々の振る舞いや相互作用を、時空間の関数として高精細に定量することを目的としている。独自に開発した薄層斜光照明法を基に、4色同時観察・3次元スキャン対応の１分子蛍光顕微鏡システムの最適化を行い、転写サイクルの複雑な時空間制御の解明を進めた。さらに薄層斜光照明法を用いた超解像イメージングにより、転写関連タンパク質について高精細な空間分布解析を行っている。具体的には、以下のような成果を得た。
(1) 転写開始におけるヌクレオソームリモデンリングの役割解明のために、複合体構成タンパク質について、１分子イメージング解析とFRAP（光褪色後蛍光回復法）を組み合わせた解析を進めた。リモデリング複合体構成サブユニットのノックダウン解析により、各サブユニットの機能解明を進めた。領域内の原田昌彦らとの共同研究により、構成タンパク質である核内アクチンが転写制御に関わることを明らかにした（山崎、染色体ワークショップ）。
(2) 転写伸長因子NELFとDSIFは、転写の開始から伸長を経て終結にいたるまで、RNAポリメラーゼのCTDリン酸化に関連して、相互作用のタイミングが異なると考えられている。領域内の山口雄輝らとの共同研究により、リン酸化阻害剤およびDSIFの各種ドメイン欠失変異体を用いた１分子イメージングおよびFRAP解析により、転写伸長因子のダイナミクス解明を進めた（伊藤、池田、生物物理学会）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究計画であった、１分子定量解析とFRAPによる分子群としての動態解析を統合した解析方法を用いて、変異体の比較、阻害剤による変化などを中心に、転写関連タンパク質のダイナミクス解析を進めた。さらに、超解像イメージングにより、転写関連タンパク質の空間分布を高精細に解析できるようになった。複数の領域内共同研究により、転写サイクルの様々な局面で機能する調節因子について、イメージング解析を進めており、解析対象が広がっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１分子イメージング解析とRNAポリメラーゼと転写サイクル関連タンパク質の相互作用を中心に、FRAP解析および超解像イメージングを合わせた統合的解析により、クロマチンリモデリング複合体、転写開始複合体、転写伸長因子など、転写調節に関与するタンパク質群を含めて解析を進めていく。領域内共同研究として、転写伸長調節因子NELF（山口）やアクチン関連タンパク質（原田）、転写開始因子（大熊）の解析を進めると同時に、領域外の核内タンパク質専門家を引き続き連携研究者に加えることにより、総合的に転写サイクルの時空間制御解明をめざす。
〔連携研究者〕
東京工業大学・大学院生命理工学研究科 徳永万喜洋 １分子顕微鏡システムおよび定量解析技術開発
東京工業大学・大学院生命理工学研究科 木村宏 FRAPによる転写関連タンパク質の動態解析
熊本大学・発生医学研究所 斉藤典子 核スペックルタンパク質の動態解析
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Research Products
(11 results)
