複製新生鎖へのクロマチン形成機構の探索：AFMによる新生鎖クロマチンの可視化解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K06614
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 日詰 光治 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (10378846)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: DNA複製 / ヌクレオソーム / クロマチン

Outline of Annual Research Achievements

真核生物のDNA複製において、鋳型鎖に結合していたヒストンは、新生鎖におけるヌクレオソーム再構成に利用される。これにより、鋳型鎖ヒストンのエピジェネティックな情報が、新生鎖に引き継がれる。この現象において、DNA複製因子のいくつかが“ヒストンシャペロン”としてはたらくことが細胞を用いた先行研究から提唱されていた。
本研究において、ヒストンシャペロンとされていた出芽酵母Dpb3-Dpb4複合体や、Mcm2のN末端領域（ここではMcm2Nとよぶ）について、試験管内でヒストンシャペロン活性を試験したが、ヌクレオソームを形成させるヒストンシャペロン活性は検出できなかった。そこで、特にMcm2Nについて、ヒストン結合活性を生化学的に解析したところ、H3-H4に結合すること、H2A-H2Bへの結合は弱いこと、ヌクレオソームには結合しないことを見出した。これは、Mcm2Nには、ヌクレオソーム内のH3-H4にはアクセスできず、あくまでヌクレオソームから解離したH3-H4を捕捉し留め置く活性があることを示唆している。
最終年度2022年度には、Mcm2Nが、捕捉したH3-H4を“離す”作用について解析を行った。補足したH3-H4は、本来、新生鎖に受け渡され、ヌクレオソーム形成に活用されなければならない。そこで、試験管内でMcm2NがH3-H4を“離す”条件を探索した。生理的塩濃度下では、H3-H4は、3時間程度の時間は安定にMcm2Nに結合する様子が検出された。次に、Mcm2N-H3-H4複合体に対して、DNAを加える実験を行ったが、Mcm2N-H3-H4相互作用は維持され、H3-H4がMcm2NからDNAへ引き渡される様子は見られなかった。以上の結果から、Mcm2Nは、いったんH3-H4を捕捉すると、何らかの因子がない限りその結合を解消しない安定な相互作用を確立することを明らかにした。