2022 Fiscal Year Annual Research Report
Structural basis for nucleosome reconstitution mechanism by FACT
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18K06064
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
津中 康央 (津中康央) 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任講師(常勤) (40551552)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | FACT / クロマチンリモデリング / 構造生物学 / ヌクレオソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではこれまで、FACTのリン酸化天然変性領域 (pAID) とDNAがはがれたヌクレオソームの複合体の立体構造を電子顕微鏡単粒子解析により決定した。この構造から、FACTのpAIDがヌクレオソームのDNAがはがれたヒストン表面に結合していることが明らかとなった。これにより、FACTがヌクレオソームからのヒストン除去を防ぎ、エピジェネティックな細胞記憶を維持していることが示唆された。さらに、このFACTのpAID とヌクレオソームの複合体のNMR 解析から電子顕微鏡構造では見えなかったヒストンテイルの動的構造が明らかとなった。具体的には、pAIDが結合している側のヒストンH3テイルは動的に揺動しながら、より溶液中に露出しており、ヒストン修飾酵素などの影響を受けやすいのに対して、ヌクレオソームのH3テイルはヌクレオソームの二本のDNAに囲まれた構造スペースにその相互作用により拘束されていて、ヒストン修飾酵素のアクセスを強く阻害することがわかった。つまり、FACTはDNAの代わりにヒストンのコア構造と結合することでヌクレオソーム構造を維持しながら、ヒストンH3テイルをDNAの束縛から解放することが明らかとなった。
今年度は引き続き、生化学的解析で明らかとなったヌクレオソームとFACTの安定な複合体のいくつかについて、X線結晶構造解析、電子顕微鏡観察を試行した。しかしながら、いずれの複合体も高分解能の構造決定には成功しなかった。昨年度にNMR解析と生化学的解析を用いて特定した、FACTによるヌクレオソーム再構成に重要な機能を果たすヒストンH2A, H2Bの領域についての新たな知見を学術論文として発表し、学術雑誌に掲載された。
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