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Elucidation of the molecular mechanism of chromatin folding by single molecule experiments

Research Project

Project/Area Number 18H06046
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section 0701:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

寺川 剛  京都大学, 理学研究科, 助教 (20809652)

Project Period (FY) 2018-08-24 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsDNAカーテン / 蛍光顕微鏡 / コンデンシン / 染色体凝縮 / 分子モーター / 染色体 / ヌクレオソーム / 全反射蛍光顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目標は、DNAカーテン法と呼ばれる独自の1分子蛍光顕微鏡観察手法を駆使して、コンデンシンタンパク質がヌクレオソームを形成したDNAを凝集する様子を1分子レベルで観察することであった。
まず、対照実験として、ヌクレオソームを形成していないDNAを凝集する様子を1分子レベルで観察した。結果として、コンデンシン1分子はATP加水分解エネルギーを利用してDNAを凝集させる活性を保持していることが明らかになった。
次に、ヌクレオソームを形成したDNAを再構成するために、ヒストンタンパク質(H3、H4、H2A、H2B)を精製した。それらの精製されたヒストンタンパク質を用いて、λファージのゲノムDNA上に4、5個のヌクレオソームを再構成した。そのDNAを用いて、ヌクレオソームを形成したDNAをコンデンシンが凝集する様子を1分子レベルで観察した。結果として、コンデンシン1分子はATP加水分解エネルギーを利用してヌクレオソームを形成したDNAを凝集させることができることが明らかになった。また、凝集後にコンデンシンを解離させると、ヌクレオソームを形成したDNAが再び伸長した。この結果は、コンデンシンの凝集反応中にヌクレオソームが破壊されていないことを示唆している。また、コンデンシンがDNAに沿って1方向的に歩進するタンパク質であることを考えると、コンデンシンがヌクレオソームをバイパスしていることを示唆している。
以上の結果から、コンデンシン1分子はATP加水分解エネルギーを利用して、DNAを凝集させることができ、ヌクレオソームを形成したDNA上でも、ヌクレオソームをバイパスしながら同様にDNAを凝集させることができることがわかった。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2019 2018

All Presentation (4 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Presentation] 染色体凝集の分子基盤: コンデンシン分子モーターの分子観察2019

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      国立遺伝学研究所 研究集会「ゲノムの維持継承を支える分子基盤の包括的理解とその発展」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] DNA上の新しい分子モーター: コンデンシン2018

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      分子モーター討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] コンデンシン複合体は分子モーターである2018

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      第56回 日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The condensin complex is a new type of DNA molecular motor2018

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      第79回 岡崎コンファレンス
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2018-08-27   Modified: 2019-12-27  

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