2000 Fiscal Year Annual Research Report
ヌクレオソーム高次構造・機能協関:原子間力顕微鏡を用いた解析
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10480194
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
竹安 邦夫 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (40135695)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五十嵐 和彦 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (00250738)
後藤 弘爾 京都大学, 化学研究所, 助手 (00251489)
佐藤 雅彦 京都大学, 総合人間学部, 助手 (20283575)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡(AFM) / クロマチン / ヒストン / CENP-A / カーボンナノチューブ / β-グロビン遺伝子 / エンハンサー / 複製開始因子 |
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| Research Abstract |
本研究では、解像力数Å-数nmの原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いて、特定の遺伝子の"高次構造・機能協関"の解明を目指してきた。本年度は以下のような結果を得た。
1.Bach1/MafKヘテロダイマーが2個づつ、計4個のヘテロダイマーが複合体となってDNAループを形成し、その際、ループの位置がスライドするという、し、クロマチンリモデリングを含んだ"Kiss and Pull"モデルを提唱した(Yoshimura et al.,J.Electron Microscopy,49:407-413.)。
2.AFMの解像力はスキャニング用チップの質(先端の鋭利さ(通常15nm程度)や形等)に依存する。そこで、我々は大阪府立大学の中山らのグループと共同でチップの開発に努めてきた。昨年、我々はコマーシャルに得られるチップの先端にカーボンナノチューブ(直径5nm)を付着させる方法を開発したが、これにより解像力は大きく上昇し、ヌクレオソームやDNA結合タンパク質複合体の会合状態を可視化・解析できるようになった(J.Electron Microscopy,49:415-421;Proc.Nat'l Acad.Sci.USA,97:14127-14132.)。
3.DNAのスーパーコイル状態は転写や複製、組み換え等に重要であることが知られているが、具体的にどのような役割を果たしているのかは不明であった。我々は、複製開始タンパク質が負にスーパーコイルを巻いたプラスミドの複製開始点に結合し、開烈やトポイソメラーゼ活性を有することなく弛緩を引き起こすことを見出した。この複製開始タンパク質はDNAを巻きつけることもないことから、タンパク質結合によるDNAの相転移説を提唱した(Biochemistry,39:9139-9145.)。
4.依田・岡崎グループとの共同で、CENP-AとヒストンH2A、H2B、H4とからなるセントロメアヒストン8量体にDNAを巻かせたヌクレオソーム、および、コアヒストン(H2A、H2B、H3、H4)8量体にDNAを巻かせたヌクレオソームについて、DNAの巻きかたについて定量的可視化を行なった(Proc.Nat'l Acad.Sci.USA,97:7266-7271.)。現在のところ、「1つのヌクレオソームあたり、コアヒストンでは^〜140塩基対のDNAが、セントロメアヒストンでは^〜100塩基対のDNAが取り込まれる」というデータを得ている。
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[Publications] K.Takeyasu: "AFM proposes a, Kiss and Pull, mechanism for enhancer function."J.Electron Microscopy,. 49. 407-413. (2000)
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[Publications] K.Takeyasu: "AFM with carbon nanotube resolve the subunit organization of protein complexes."J.Electron Microscopy.. 49. 415-421. (2000)
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[Publications] K.Takeyasu: "DNA phase transition promoted by replication initiator."Biochemistry,. 39. 9139-9145. (2000)
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[Publications] K.Takeyasu: "ATP-dependent structural change of the eukaryotic clamp loader protein.RFC."Proc.Nat'l Acad.Sci.USA,. 97. 14127-14132. (2000)
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[Publications] K.Takeyasu: "Reconstitution of nucleosomes using recombinant histones and CENP-A proteins."Proc.Nat'l Acad.Sci.USA,. 97. 7266-7271. (2000)
