2016 Fiscal Year Annual Research Report
転写伸長反応におけるクロマチン構造解析と転写制御機構の解明
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16J09361
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
田口 裕之 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
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2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | クロマチン / ヒストン / サブヌクレオソーム / 転写 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
転写機構に関わるサブヌクレオソームのひとつである、ヘキサソームの立体構造解明を目的とする。高等真核生物のDNAはヌクレオソームが連なったクロマチン構造を形成している。転写・修復・組み換えを始めとしたDNAの機能発現はクロマチン構造を変化させることで厳密に制御されている。近年、クロマチン構造変換中に、サブヌクレオソームと呼ばれるクロマチン構造変換中間体の存在が報告された。サブヌクレオソームはヌクレオソームと大きく異なる構造を形成するが、それによってどのようにクロマチン構造が変換されるか、未知である。
本研究は、転写伸長反応中のクロマチンに局在していることが報告されているヘキサソームというサブヌクレオソームに着目した。転写反応は多数の転写因子が関与する、精密な生命現象である。そのためヘキサソームの連なったクロマチン構造は機能的な構造を形成し、転写制御において重要な構造的特徴を有していることが考えられる。
現在、転写反応中のクロマチン構造の基本単位であるヘキサソームの立体構造を明らかにするため、良質なヘキサソーム結晶の探索・評価が進行中である。平成28年度は良質なヘキサソーム結晶を得る結晶化条件を探索するため、試験管内再構成系によるヘキサソームの大量精製および、結晶化ロボットを用いた大規模結晶化スクリーニングを行なった。さらに新たに得られた結晶をX 線回折実験より品質を評価した。その結果、8Å程度の反射を得る結晶化条件を特定した。
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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
ヘキサソームの立体構造を明らかにするため、良質なヘキサソーム結晶の探索及び評価を行ってきた。その結果、今まで１条件しか得られていなかったヘキサソーム結晶が20条件を超える結晶化条件で得ることに成功した。さらに、大型放射光施設SPring-8、高エネルギー加速器研究機構Photon FactoryにてX線回折実験を行い、得られた結晶の評価を行った結果、8Å程度の反射を得る結晶化条件を特定した。本結果より得られた情報を起点に、ヘキサソームの立体構造解明が期待される。
さらに、サブヌクレオソームの新規立体構造決定手法を確立するため、単波長異常散乱法を用いたヌクレオソーム構造決定手法の確立を行なった。その結果、ヌクレオソーム中に含まれるリン、硫黄などの原子座標を特定し、それをもとに初期位相の決定に成功した。今回得られた知見はヘキサソーム構造の初期モデリング構築に有用である。
以上のことから本研究の進捗状況は当初の計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度のヘキサソーム結晶の探索及び評価の結果から、今まで1つしか得られていなかったヘキサソーム結晶を23結晶化条件で得ることに成功した。さらに大型放射光施設SPring-8, 高エネルギー加速器研究機構Photon FactoryにてX線回折実験を行なった結果、8Åの反射を得る結晶化条件の取得に成功している。そのため、今後は絞り込まれた結晶化条件を起点とし、グリッドスクリーニングによる２次スクリーニングにてpH、温度、試薬濃度など条件を最適化する。併せてヘキサソーム結晶に最適な抗凍結剤の条件を検討することで、構造解析に耐え得る高品質で安定的なヘキサソーム結晶を作製し、立体構造の決定を目指す。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis2017
Author(s)
Ueda J, Harada A, Urahama T, Machida S, Maehara K, Hada M, Makino Y, Nogami J, Horikoshi N, Osakabe A, Taguchi H, Tanaka H, Tachiwana H, Yao T, Yamada M, Iwamoto T, Isotani A, Ikawa M, Tachibana T, Okada Y, Kimura H, Ohkawa Y, Kurumizaka H, Yamagata K
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Journal Title
Cell Report
Volume: 18
Pages: 593-600
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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