Analyses of secondary structural changes of chromatin during DNA damage repair using synchrotron circular dichroism spectroscopy

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12164
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63020:Radiation influence-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Izumi Yudai 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主任研究員 (20595772)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: DNA損傷応答 / クロマチン / ヒストン / 円二色性 / 放射光

Outline of Final Research Achievements

Secondary structure contents of histone H2A-H2B proteins extracted from heated cells were analyzed using synchrotron radiation circular dichroism (CD) spectroscopy to confirm the effects of cell heating on the histone structures. The CD spectra of histone H2A-H2B extracted from the cells heated at 45 and 60°C differed from those of H2A-H2B both native and denatured in vitro. It indicates that the structural changes of H2A-H2B, which differed from the ordinary thermal denaturation, were induced. The duration of the altered structures seemed to correlate with that of the heat-induced DNA lesions. The structural alterations of H2A-H2B might be induced by cellular functions to resist heat-induced DNA lesions, such as DNA damage repair pathways.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、被加熱細胞由来のヒストンH2A-H2Bの構造が通常のH2A-H2Bおよび試験管内で熱変性させたそれとは異なっていることを初めて示した。これは、細胞内タンパク質の熱ストレスに対する振る舞いは、試験管内の実験のみでは明らかにできないことを示唆する。この知見は、タンパク質研究の発展に寄与するところが大きいと考えられる。また、本研究で扱った温度領域は、がん治療法の一つである温熱療法で用いられるものと同等であり、本研究で確立した測定手法や得られた知見は、温熱療法の作用機序の理解、治療効果の向上に資するものと期待される。