Single molecule & super resolution imaging of chromatin networking through transcription hubs.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06594
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: Hibino Kayo 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 助教 (40435673)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゲノムDNA / RNA転写 / 1分子イメージング / 超解像顕微鏡法 / クロマチン動態 / ヌクレオソーム / 単一ヌクレオソームイメージング

Outline of Final Research Achievements

The nucleosome behaviors in living human cells were investigated using single-nucleosome imaging combined with rapid-protein depletion technology (AID system) and super-resolution microscopy. The effects of RNA transcription machinery, considered condensates formed by liquid-liquid phase separation, on chromatin structure and dynamics were investigated. Additionally, we elucidated that 1,6-hexanediol (1,6-HD), frequently used in phase-separation biology, has an unexpected effect; 1,6-HD drastically suppresses chromatin motion and hyper-condenses chromatin in human cells. Finally, the effects of cohesin, which mediates the interaction between enhancer and promoter, and transcription machinery on chromatin structure and dynamics were investigated. It is suggested that both constrain nucleosome motion and synergistically regulate chromatin dynamics.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、クロマチンの高次構造を調べる方法としてHi-Cが開発され、世界中に広まっている。本研究は、このHi-C法を利用した世界のトレンドとは一線を画し、新規イメージングを用いてクロマチン高次構造とその動態を転写制御の観点から解明するものである。本研究はHi-C法の研究に対して相補的な情報を得ることができる、世界的にみてユニークなものである。さらに、本研究で得られるヌクレオソームの動きのデータは、世界中でおこなわれている計算機シミュレーションによるクロマチン動態/転写制御モデリングの基盤データとして利用できる。これにより細胞内環境に即したより精緻なモデリングが可能となり、その波及効果は大きい。