Molecular mechanisms of a Condensin molecular motor explored by DNA curtain assays and coarse-grained molecular dynamics simulations

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03194
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Terakawa Tsuyoshi 京都大学, 理学研究科, 助教 (20809652)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: １分子蛍光イメージング / DNAカーテン / 粗視化分子動力学シミュレーション / コンデンシン

Outline of Final Research Achievements

Condensin is a molecular motor protein that induces chromatin condensation by forming DNA loops in mitosis. Molecular mechanisms of the DNA loop formation remains unknown. In this study, single molecule fluorescence imaging (DNA curtain assays) and coarse-grained molecular dynamics simulations revealed that (i) the conformational change of the Condensin hinge region enables DNA binding, that (ii) Condensin with distinct nucleotide states has different conformations, respectively, and that (iii) Condensin translocations have two modes, one of which can bypass obstacles on DNA.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

染色体凝縮は、複製されたゲノムDNAの娘細胞への正確な分配を保証する、生命の根幹をなす重要な現象である。本研究では、染色体凝集を引き起こすコンデンシンが、染色体ループを形成する分子機構を明らかにすることができた。これは、複製されたゲノムDNAが娘細胞に正確に分配されるしくみを明らかにするために重要な成果である。また、コンデンシンのように染色体の構造形成に関わるタンパク質の不全はCornelia de Lange症候群のような遺伝疾患を引き起こす。それらの深刻な疾患の分子機序の理解に重要な成果である。