転写と共役したヌクレオソーム再構築の分子メカニズムの解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03201
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 江原 晴彦 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, 研究員 (80634766)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鯨井 智也 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (70823566)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 転写 / クロマチン / 構造生物学 / Cryo-EM

Outline of Annual Research Achievements

ヒトを始めとする真核生物のゲノムDNAは、クロマチンと呼ばれる高次構造をとっており、安定なクロマチン構造の存在は、ガンなどの発生を抑制するために重要である。クロマチンの最小単位は、ヌクレオソームと呼ばれるタンパク質複合体であるが、円盤状のヌクレオソームの周りにDNAが巻き付いたような構造をとっている。ゲノムDNAに書き込まれた情報が読み取られる際には、RNAポリメラーゼという酵素が働くが、円盤状の構造をとったDNAをどのように酵素が乗り越えていくのか、良く分かっていない。本研究は、特に、クロマチン構造を壊すことなく、RNAポリメラーゼが働く仕組みについて、分子レベルでの解明を目指すものである。本研究の遂行に当たっては、まず始めに、RNAポリメラーゼや、それとともに機能することが知られている、転写伸張因子など、転写複合体の構成要素を用意する必要がある。そのため、2020年度は、まず、要素タンパク質の発現系の構築と、大量精製系の確立、および大量精製を行った。これまで用いてきた、酵母由来のRNAポリメラーゼIIや、Spt4/5, Elf1等基本的な転写伸張因子に関して、繰り返し大量調製を行ったほか、Spt6やSpn1等の、本研究の主眼となるタンパク質群について、新たに大量精製を行った。また、一部のヒストンシャペロンや、必要となるキナーゼ類についても、調製に成功した。さらに、これらの因子を様々に添加した状態で、転写実験などを行い、また、高次複合体の形成を確認することができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定した構成要素については、おおむね調製系の立ち上げに成功し、計画通り推移しているものと考えている。

Strategy for Future Research Activity

昨年度までに、構成要素の調製には、おおむね目途を立てることができた。今後は、すべての因子を添加したうえ、構造解明を目指す。