2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヌクレオソーム動構造とそのエピジェネティック制御の分子シミュレーション研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic chromatin structure and function |
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| Project/Area Number |
16H01303
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高田 彰二 京都大学, 理学研究科, 教授 (60304086)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ヌクレオソーム / エピジェネティック / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、独自の分子シミュレーション技法によって、次の課題に取り組んでいる。〇ヘテロクロマチン蛋白質HP1によるメチル化ヒストン認識の動構造解析、〇熱揺らぎによるヌクレオソームスライディングの構造転移解析、〇ヌクレオソームからのヒストン放出の動構造解析。
〇ヘテロクロマチン蛋白質HP1によるメチル化ヒストン認識の動構造解析：HP1はヒストンH3K9me3を認識しヘテロクロマチン化に寄与する。ヌクレオソーム環境下でのHP1の動構造は未解明である。本研究では、オープンな高次構造をとるジ・ヌクレオソーム環境下の2量体HP1α及びγの結合モードを解析し、HP1α二量体が、二つのヌクレオソームのH3テールとそれぞれ結合するモードが支配的であることを見出した。このモードを好む理由は、HP1αが有するリンカー領域の３つの塩基モチーフがリンカーDNAと親和性が高い点にあることが分かった。生化学実験（共同研究）で、そのモチーフを消失されるとHP1αのジヌクレオソームへの結合は顕著に弱くなった。
〇熱揺らぎによるヌクレオソームスライディングの構造転移解析：まず、周期２の単純塩基配列をもつ2本鎖DNAについて、粗視化分子シミュレーションを用いて、ヌクレオソームスライディングを調べると、2本鎖DNAの長軸周りの回転と共役したスライディングが主たる機構であった。ヒストン周りのDNAは比較的稀に、1塩基対分伸びたり縮んだりして、defectを生成し、そのdefectが間欠的に遷移することが見いだされた。Widom 601配列のようにヒストン8量体と親和性の高い塩基配列の場合は、回転共役型のスライディングとともに、回転を伴わない10塩基（中間状態として5塩基も見られる）遷移が見られる。どちらがより頻度が高いのかは、塩基配列等によって変化しうることが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヘテロクロマチン蛋白質HP1とヌクレオソームスライディングについて、予想を超えるほどに顕著な進捗があった。一方、ヌクレオソームからのヒストン放出に関しては、まだ課題が多く、計算は軌道に乗っていない。総合してみると、おおむね順調といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、HP1のより詳細な動態解析、リモデラーやRNAポリメラーゼの効果によってヌクレオソームからヒストンが放出される過程など、ヌクレオソームが関連するより動的な過程を分析する。
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Research Products
(17 results)
