2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヌクレオソームの多様な構造を解析する技術の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic chromatin structure and function |
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| Project/Area Number |
16H01316
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
香川 亘 明星大学, 理工学部, 准教授 (70415123)
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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 / クロマチン / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は多様なヌクレオソーム構造をX線結晶構造解析法により明らかにするための技術開発を目的としている。近年動的なクロマチン構造を研究する上で、ヌクレオソームの立体構造に、ヒストンテールが受ける化学修飾に加え、ヒストンバリアント、特殊なDNA配列、ヌクレオソーム結合因子などがどのような影響を及ぼすのかが重要な研究課題となっている。これまでに100個以上のヌクレオソーム構造が報告されているが、いずれも初めて明らかにされたヌクレオソーム構造と高度に類似している。その理由として考えられるのが、これまでヒストン８量体に安定に結合するDNA配列がヌクレオソームの再構成に用いられてきたことである。
そこで２８年度では、様々なDNA配列を用いてヌクレオソームを再構成し、その立体構造をX線結晶構造解析より決定し、立体構造からこれまで明らかにされていないヒストンとDNAとの相互作用を明らかにすることを研究目的とした。再構成に用いるDNA配列として、in vivo（酵母細胞）でのヌクレオソームポジショニング効率が解析されている11種類の単純繰り返し（トリヌクレオチドリピート）配列に着目した（明星大学 理工学部 清水光弘教授らの研究成果）。これらの繰り返し配列を含む合成オリゴDNAとヒトヒストンのリコンビナントタンパク質を用い、塩透析法によるヌクレオソームの再構成を行った。その結果、11種類すべてのDNAについて、ヌクレオソームを効率よく再構成することに成功した。塩耐性試験を用い、再構成ヌクレオソームの構造安定性を調べたところ、繰り返し配列の種類によってはヌクレオソームの安定性が低下することがわかった。また、いくつかの再構成ヌクレオソームについてはnative PAGEにおける移動度がカノニカルヌクレオソームのそれと異なったことから、その構造は既知の構造と異なる可能性が考えられた。
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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
様々なDNA配列について、ヌクレオソームを効率的に再構成する実験系を確立した。また、再構成したヌクレオソームの安定性や構造を、立体構造が明らかにされているヌクレオソームのそれと比較する実験系も確立し、構造解析のターゲットを選択することが可能になった。これらは当初の目標に準じた成果であり、研究は計画通りにおおむね順調に進んでいると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
２９年度では、様々なDNA配列を含むヌクレオソームを２８年度で確立した方法で再構成し、その立体構造をX線結晶構造解析法により明らかにする。明らかにした立体構造を既知のヌクレオソーム構造と比較し、これまで明らかにされていないヒストンとDNAとの相互作用様式を明らかにする。上述の研究と並行して、相同組換えで働くクロマチンリモデリング因子Rad54とヌクレオソームとの複合体のX線結晶構造解析を行い、Rad54の結合によってヌクレオソーム中のDNAにどのような構造変化が起こるのかを明らかにする。両方のプロジェクトにおいて、既知のヌクレオソーム座標をモデルにした分子置換法を用いた構造解析が困難な場合は、２６～２８年度に確立したセレノメチオニン置換体ヒストンを用いた重原子法により構造解析を行う。
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[Journal Article] Structure of the human DNA repair protein RAD52 containing surface mutations.2016
Author(s)
Saotome, M., Saito, K., Onodera, K., Kurumizaka, H., and Kagawa, W.
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Journal Title
Acta Cryst. F
Volume: 72
Pages: 598, 603
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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