Elucidation of phase separation mechanism of HP1a by phosphorylation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06100
• 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: Kyoto University (2023); Yokohama City University (2021-2022)
• Principal Investigator: Furukawa Ayako 京都大学, 農学研究科, 准教授 (90453050)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ヘテロクロマチン / 液-液相分離 / 相関構造解析

Outline of Final Research Achievements

Heterochromatin is a highly condensed state of chromatin, and liquid-liquid phase separation (LLPS) is suggested to be involved in the formation of this higher-order chromatin structures. HP1α, one of major components of heterochromatin, HP1α consists of N-terminal disordered tail (N-tail), chromodomain (CD), central flexible hinge region, and chromo shadow domain (CSD); CD recognizes the lysine9-methylated histone H3 tail in the nucleosome and HP1α forms a dimer via CSD. The phosphorylation of the N-tail forms LLPS of HP1α. To elucidate the LLPS mechanism by the phosphorylation, integrative structural analyses of NMR, SEC-SAXS, and MD simulations were performed. We found important interactions in the LLPS formed by the phosphorylated HP1α.　The results are being submitted for publication.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、リン酸化HP1αのLLPSの分子機構を明らかにした。NMR法において動的構造を解析するSAXSとMDを組み合わせることによりこの課題を解決した。また近年、細胞内におけるLLPSの形成と消失を起こすタンパク質同士の相互作用は注目されているが、原子レベルでの解析例はまだ少ない。本研究は、LLPSを原子レベルで解析する一例となるだろう。また、LLPSに関与すると同定した残基の変異体による細胞実験から、液滴の大きさを調節していることが示唆され、ヘテロクロマチンの形成機構のの理解にもつながると考えている。