2023 Fiscal Year Annual Research Report
Structural basis of higher-order complexes connecting transcription and its related functions
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20H05690
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
関根 俊一 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50321774)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鯨井 智也 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (70823566)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | RNAポリメラーゼ / 転写 / ヌクレオソーム / リボソーム / クライオ電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNAの遺伝情報をRNAに転写する巨大なタンパク質複合体であるRNAポリメラーゼは、細胞内の多数の分子と相互作用し、様々な生命機能を支えるハブとして機能している。しかしながら、転写と諸機能との接点で形成される分子の実体やその構造、機能や制御のメカニズムはほとんど分かっていない。重要な生命機能を担う高次複合体の構造基盤を解明するために、本年度は以下のように研究を進めた。
真核生物では、ゲノムDNAは高度に組織化されたクロマチン構造をとって細胞核内に収納されている。RNAポリメラーゼII (RNAPII)によるmRNAの転写は、クロマチン構造によって高度な制御を受けている。転写の初期段階において、一般に、RNAPIIは転写開始点の近傍で転写を休止する(Promoter-proximal pausing)。この現象の構造基盤を明らかにするために、ヌクレオソーム上で休止した哺乳類RNAPII転写伸長複合体の構造をクライオ電子顕微鏡を用いて解析した。
RNAPIIは、遺伝子の末端まで転写を行うと、DNAとRNAを解離して転写を終結する。この転写終結の分子メカニズムを明らかにするために、転写終結を担うヌクレアーゼとRNAPIIとの複合体の構造解析を進め、複数の構造を決定した。
細菌では、mRNAの転写を行っている最中のRNAPにリボソームが結合し、転写と翻訳は同調して行われる。RNAPによって転写されつつあるmRNA上に、リボソームのサブユニットや翻訳開始因子が集合して翻訳を開始する過程をクライオ電子顕微鏡で解析し、転写と共役した翻訳開始の構造基盤を明らかにした。
また、デングウイルスのゲノム複製を担うタンパク質-RNA複合体の構造を解析し、ウイルス複製における主要なステップの構造基盤を明らかにすることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Cryo-EM structure of the DEK-nucleosome complex and its implications on gene regulation2023
Author(s)
Kujirai T, Echigoya K, Kishi Y, Takizawa Y, Saeki M, Ito T, Negishi L, Masumoto H, Kimura H, Gotoh Y, Kurumizaka H
Organizer
CSHL MECHANISMS OF EUKARYOTIC TRANSCRIPTION
Int'l Joint Research
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