2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of condensin binding onto chromosomal DNA through single-stranded rDNA
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18K14627
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
矢野 晃一 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 特任研究員 (30624712)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 一本鎖DNA / single-stranded DNA / rDNA / Sodium bisulfite / コンデンシン / 枯草菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
染色体DNAの凝縮と分配には原核生物から真核生物まで広く保存されるコンデンシンが重要な役割を果たしている。研究代表者は以前、枯草菌コンデンシンは転写活性の高いrDNAに結合することを示し、報告している(Yano and Niki 2017 Cell Rep)。大腸菌コンデンシンは二本鎖DNAよりも一本鎖DNAにより効率的にトポロジカル結合することから、枯草菌コンデンシンはrDNAで生じた一本鎖DNAに結合し、染色体DNAにロードすると予想された。そこで本研究ではrDNAに生じた一本鎖DNA領域の同定を試みた。そして、Sodium bisulfiteを用い実際に一本鎖DNAの検出に成功した。また、二本鎖DNAが一本鎖DNAとして開裂する頻度は塩基ごとに異なることもわかった。
これまでの解析において、コンデンシンが結合することのできないrDNAの変異体を取得している。これらはプロモーター領域の欠損や、rRNA遺伝子の50塩基の欠損である。これらの変異型rDNAでの一本鎖DNAを同定した結果、プロモーター領域の欠損では、野生型に比べて全体に渡って一本鎖DNAの形成頻度が低下していた。さらに、rRNA遺伝子の欠損では、プロモーター直下の約400塩基の領域において、野生型に比べて有意に一本鎖形成頻度が低下していた。このことから、枯草菌コンデンシンはrDNA直下に生じた約400塩基の一本鎖DNA領域を標的として認識し、染色体DNAにロードしていることが強く示唆された。
さらに本研究で構築した一本鎖DNAの検出法を全ゲノムに拡大し、ゲノムレベルで一本鎖DNAの検出を試みた。そして実際に、一本鎖DNAを全ゲノムレベルで検出することができるようになった。rDNAでの結果と同様に他の遺伝子でも塩基ごとに一本鎖DNAとして露出する頻度が異なることがわかった。
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