2017 Fiscal Year Research-status Report
アーキアにおける染色体高次構造変化を介した環境応答
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17K15254
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| Research Institution | Osaka Dental University |
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Principal Investigator |
円山 由郷 大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (90610296)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アーキア / 古細菌 / 染色体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アーキア（古細菌）は原核生物でありバクテリア（細菌）と類似した転写因子をもつ一方、真核細胞に近い転写・翻訳機構を持っており、真核生物のひとつの起源と考えられている。アーキアは種によって多様な染色体結合たんぱく質を有し、中には真核生物のヒストンに相同なタンパク質を有する種もある。近年、アーキアは、極限環境に独立した存在ではなく、他の生物と共存していることが示唆されている。中には、ヒトの疾患で検出されるものもあり、アーキアが周囲の環境とどのように影響しあっているかを理解する必要が高まっている。本研究では、アーキアの多様な染色体タンパク質が、単純な転写因子としてだけではなく、染色体構造の変化などを通じて環境に応答する仕組みの解明を目指している。
本年度は、アーキアの複数の種について、新たな染色体タンパク質の探索および機能解析を行った。研究代表者がこれまでヒストンを有するアーキアのモデルとして超好熱性アーキアT. kodakarensisに対して開発した手法を応用し、T. acidophylumとP. calidifontisといったヒストンを有しないアーキアにおける染色体タンパク質の機能解明をめざした。この中で、DNA消化酵素MNaseによる解析と原子間力顕微鏡による解析を組み合わせ、DNA結合たんぱく質Albaが染色体上で直径約10nmのファイバー形成に寄与していること、バクテリアのHUと相同なT.acidophylumの染色体タンパク質HTaが直径約6nmのビーズ構造を形成していることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
DNA消化酵素MNaseによる解析と原子間力顕微鏡による解析を組み合わせ、DNA結合たんぱく質Albaが染色体上で直径約10nmのファイバー形成に寄与していること、バクテリアのHUと相同なT.acidophylumの染色体タンパク質HTaが直径約6nmのビーズ構造を形成していることを示した。
また、すでに得られている研究データを再解析することにより、超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質として同定していたTrmBL2が、他のアーキアやバクテリアから水平伝搬した遺伝子の発現制御にかかわるなど未知の機能を有する可能性が示唆された。この点について総説を執筆し発表予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
主に以下の項目について研究を進める。
（１）引き続き、T. acidophylumおよび P. calidifontis の染色体タンパク質の機能解析を行い、論文として発表する。
（２）並行して、超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質TrmBL2、ヒストンの組み合わせによる水平伝搬遺伝子の制御メカニズムを実証する。
（３）超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質TrmBL2は多くの遺伝子の転写を抑制することが示唆されているが、対象遺伝子のプロモーターに直接結合しているのかは不明であった。in vitro転写システムを構築してこの点を検証する。
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| Causes of Carryover |
本研究計画全体の全体像は、（１）ヒストン多量体の柔軟性による遺伝子発現調節および（２）染色体タンパクTrmBL2 の生理的役割である。当初計画では平成29年度は、（１）について、多量体をつくることができないヒストン変異株の転写変動の測定、および（２）についてTrmBL2と相互作用するタンパク質の同定を目的としていたが、T. acidophylumとP. calidifontisの解析に進展がありこれらの解析と論文執筆を優先したため、予算より少ない使用額となった。
平成30年度は、当初計画にそった研究のほか、超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質TrmBL2とヒストンの組み合わせによる水平伝搬遺伝子の制御メカニズムを実証するための研究、およびTrmBL2による遺伝子転写抑制機構解明のための生化学的実験に研究予算を使用する予定である。
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