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ゲノムの高次構造:真核生物と原核生物とにおける構築メカニズムの普遍性と特異性

研究課題

研究課題/領域番号 15370077
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 分子生物学
研究機関京都大学

研究代表者

竹安 邦夫  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40135695)

研究分担者 吉村 成弘  京都大学, 生命科学研究科, 助教授 (90346106)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
2006年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2003年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
キーワード原子間力顕微鏡 / ナノスケールイメージング法 / ゲノム高次構造 / 核様体 / 染色体 / Staphylococcus aureus / Clostridium perfringens / バイオインフォーマティクス / ナノテクノロジー / 原子間力顕微鏡(AFM) / Dps / テロメア / TRF2
研究概要

(1)我々は30nmファイバーや80nmビーズ状ファイバーからなるループ構造といった真核生物の高次クロマチンの生化学的再構成に成功し、これら高次構造を種々の改良型原子間力顕微鏡を含む各種可視化技術用いて可視化・解析した。(2)細胞あるいは細胞から単離してきた核を、基板上で部分的に溶解させ、原子間力顕微鏡観察に供する"In situ Lysis法"を確立した。この方法を、分裂酵母核、ニワトリ赤血球核、HeLa-細胞核に適用し、真核生物の核内ゲノム構造には30nmや80nmビーズ状ファイバーが存在することを明らかにした。(3)また、"In situ Lysis法"を大腸菌、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、クロストリジウム(Clostridium perfringens))に応用し、真正細菌のゲノム高次構造にも、真核生物同様、階層性が存在し、30nmファイバーや80nmビーズ状ループ構造が存在することを示した。30nmや80nmファイバーはミトコンドリアや葉緑体のゲノムにおいても見られる一般的構造であることから、ゲノムの折りたたみ機構には、構成タンパク質は異なれども、普遍的な物理的メカニズムがあることが示唆される。(4)さらに、大腸菌の30nmファイバー構築には塩基性タンパク質とRNAが重要な役割を果たしており、RNAを取り除けば、10nmファイバーが得られるが、真核生物の30nmファイバー構築にはコアヒストン8量体とヒストンH1のみが関与し、RNAは不要である。以上の結果から、染色体・核様体構築メカニズムの普遍性と特異性とに関するモデルを作成した。(5)一方、核内でのより高次な折りたたみに関しては、「核内ゲノムの高次構造は膜やスカフォールド(あるいはマトリクス)と呼ばれる足場との相互作用により保障されている」との認識から、再構成クロマチンと核内構造タンパク質との相互作用を一分子レベルで解析する技術を開発した。ラミンB受容体と再構成クロマチンとの直接結合力を測定した。これにより、今後多くのタンパク質と高次クロマチンとの直接的あるいは間接的相互作用を解析する新たな道が開けた。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (30件) 図書 (3件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Topoisomerase II, caffold component, promotes chromatin-compaction in vitro in a linker-histone H1-dependent manner.2007

    • 著者名/発表者名
      K.Hizume, S.Araki, K.Yoshikawa, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      Nucleic Asid Res. 35

      ページ: 2787-2799

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Topoisomerase II, scaffold component, promotes chromatin-compaction in vitro in a linker-histone H1-dependent manner.2007

    • 著者名/発表者名
      K.Hizume, S.Araki, K.Yoshikawa, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      Nucleic Asid Res. 35

      ページ: 2787-2799

    • NAID

      120000896374

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fast-scanning atomic force microscopy reveals the ATP-ADP-dependent conformational changes of GroEL.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yokokawa, C.Wada, T.Ando, N.Sakai, A.Yagi, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      EMBO J. 25

      ページ: 4567-4576

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic state of DNA topology is essential for genome condensation in baceteria.2006

    • 著者名/発表者名
      R.L.Ohniwa, K.Morikawa, J.Kim, T.Ohta, A.Ishihama, C.Wada, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      EMB0 J. 25

      ページ: 5591-5602

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of glutathione-coupled cantilever for the single-molecule force measurement by scanning force microscopy.2006

    • 著者名/発表者名
      S.H.Yoshimura, H.Takahashi, S.Ohtsuka, K.Takeysu
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580

      ページ: 3961-3965

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic state of DNA topology is essential for genome condensation in baceteria.2006

    • 著者名/発表者名
      R.L.Ohniwa, K.Morikawa, J.Kim, T.Ohta, A.Ishihama, C.Wada, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      EMBO J. 25

      ページ: 5591-5602

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic state of DNA topology is essential for genome condensation in baceteria.2006

    • 著者名/発表者名
      R.L.Ohniwa, K.Morikawa, J.Kim, T.Ohta, A.Ishihama, C.Wada, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      EMBO J. 25(印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Human small G proteins, ObgH1 and ObgH2, participate in the maintenance of mitochondria and nucleolar architectures.2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Hirano, R.L.Ohniwa, C.Wada, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      Genes Cells. 11

      ページ: 1295-1304

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-molecule reaction analysis reveals the ATP-ADP-dependent conformational changes of chaperonin GroEL.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yokokawa, C.Wada, T.Ando, N.Sakai, A.Yagi, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      EMBO J. 25

      ページ: 4567-4576

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Transcriptional co-activator PC4, a chromatin-associated protein, induces chromatin condensation.2006

    • 著者名/発表者名
      C.Das, K.Hizume, K.Batta, B.R.P.Kumar, S.S.Gadad, S.Ganguly, S.Lorain, A.Verreault, P.P.Sadhale, K.Takeyasu, T.K.Kundu.
    • 雑誌名

      Mol. Cell. Biol. 26

      ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Bacterial nucleoid dynamics : Oxydative stress response in Staphylococcus aureus.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Morikawa, J.Kim, R.L.Ohniwa, A.Maruyama, T.Ohta, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      Genes Cells. 11

      ページ: 409-423

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparative structural biology of the genome : Nano-scale imaging of single nucleus from different kingdoms reveals the chromatin built up on a 40 nm structural unit.2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kobori, M.Kodama, K.Hizume, S.H.Yoshimura, T.Ohtani, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      J. Electron Microscopy. 55

      ページ: 31-40

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Protective effect of vitamin C against double-strand breaks in reconstituted chromatin visualized by single-molecule observation.2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Yoshikawa, K.Hizume, Y.Oda, K.Takeyasu, S.Araki, K.Yoshikawa.
    • 雑誌名

      Biophys. J. 90

      ページ: 993-999

    • NAID

      120000896373

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrodynamic radius of circular DNA is larger than that of linear DNA.2006

    • 著者名/発表者名
      S.Araki, T.Nakai, K.Hizume, K.Takeyasu, K.Yoshikawa.
    • 雑誌名

      Chem. Physics Lett. 418

      ページ: 255-259

    • NAID

      120000896371

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Interaction of Skpl with CENP-E at the midbody is essential for cytokinesis.2006

    • 著者名/発表者名
      D.Liu, N.Zhang, J.Du, X.Cai, M.Zhu, C.Jin, Z.Dou, C.Feng, Y.Yang, L.Liu, K.Yakeyasu, W.Xie, X.Yao.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 345

      ページ: 394-402

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fast-scanning atomic force microscopy revealed the molecular mechanism of DNA cleavage by Apal endonuclease.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yokokawa, S.H.Yoshimura, Y.Naito, T.Ando, A.Yagi, N.Sakai, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      IEE Proc. Nanobiotechnology. 153

      ページ: 60-66

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Biochemical, molecular genetic and structural analyses of the Staphylococcal nucleoid.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Morikawa, R.L.Ohniwa, J.Kim, S.L.Takeshita, A.Maruyama, Y.Inose, K.Takeyasu, T.Ohta.
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Atomic force microscopy dissects the hierarchy of genome architectures in eukaryote, prokaryote and chloroplast.2006

    • 著者名/発表者名
      R.L.Ohniwa, K.Morikawa, J.Kim, T.Kobori, K.Hizume, R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka, T.Ohta, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis. 13

      ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Protective effect of vitamin c against double-strand breaks in reconstituted chromatin visualized by single-molecule observation.2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa, Y., Hizume, K., Oda, Y., Takeyasu, K., Araki, S., Yoshikawa, K.
    • 雑誌名

      Biophys J 90

      ページ: 993-999

    • NAID

      120000896373

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrodynamic radius of circular DNA is larger than that of linear DNA.2006

    • 著者名/発表者名
      Araki, S., Nakai, T., Hizume, K., Takeyasu, K., Yoshikawa, K.
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 418

      ページ: 255-259

    • NAID

      120000896371

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparative structural biology of the genome : nano-scale imaging of single nucleus from different kingdoms reveals the common physicochemical property of chromatin with a 40nm structural unit.2006

    • 著者名/発表者名
      Kobori, T., Kodama, M., Hizume, K., Yoshimura, S.H., Ohtani, T., Takeyasu, K.
    • 雑誌名

      Electron Microsc(Tokyo) (印刷中)

    • NAID

      10018006219

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Linker histone H1 per se can induce three-dimensional folding of chromatin fiber.2005

    • 著者名/発表者名
      K.Hizume, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 2978-12989

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dissociation of emerin from barrier-to-autointegration factor is regulated through mitotic phosphorylation of emerin in a xenopus egg cell-free system.2005

    • 著者名/発表者名
      Hirano, Y., Segawa, M., Ouchi, F.S., Yamakawa, Y., Furukawa, K., Takeyasu, K., Horigome, T.
    • 雑誌名

      J Biol Chem 280

      ページ: 39925-39933

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Perspective factor : a novel indicator for the assessment of journal quality.2005

    • 著者名/発表者名
      R.L.Ohniwa, M.Denawa, M.Kudo, K.Nakamura, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      Research Evaluation 13

    • NAID

      120007138604

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Bacterial nucleoid dynamics : oxidative stress response in Staphylococcus aureus.2005

    • 著者名/発表者名
      K.Morikawa, J.Kim, R.L.Ohniwa, A.Maruyama, T.Ohta, K.Takeyasu.
    • 雑誌名

      Genes to Cell 11

      ページ: 409-423

    • NAID

      120007137908

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Linker Histone H1 per se Can Induce Three-Dimensional Folding of Chromatin Fiber.2005

    • 著者名/発表者名
      Hizume, K., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 12978-12989

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Genome architecture studied by nano-scale imaging : Analyses among bacterial phyla and their implication to the eukaryotic genome folding.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takeyasu, J.Kim, R.L.Ohniwa, Y.Inose, K.Morikawa, T.Ohta, A.Ishihama, S.H.Yoshimura
    • 雑誌名

      Cytogenet Genomes Res 107

      ページ: 38-48

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A fundamental structural unit of the Escherichia coli nucleoid revealed by nano-technology.2004

    • 著者名/発表者名
      J.Kim.S.H.Yoshimura, K.Hizume, A.Ishihama, K.Takeyasu
    • 雑誌名

      Nucleic Acid Research 32

      ページ: 1982-1992

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Genome architectures studied by nanoscale imaging : analyses among bacterial phyla and their implication to eukaryotic genome folding2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takeyasu, J.Kim, R.L.Ohniwa, T.Kobori, Y.Inose, K.Morikawa, T.Ohta, S.H.Yoshimura
    • 雑誌名

      Cytogenetic and Genome Research 107

      ページ: 38-48

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Transcriptional Coactivator PC4, A Chromatin-associated Protein, Induces Chromatin Condensation.

    • 著者名/発表者名
      Chandrima Das, Kiran Batta, Kohji Hizume, B.R.Prashanth Kumar, P.Deepa, Semanti Ganguly, Stephanie Lorain, Alain Verreault, Parag P.Sadhale, Kunio Takeyasu, Tapas K.Kundu.
    • 雑誌名

      Mol Cell Biol. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] Nuclear Dynamics : Molecular Biology and Visualization of the Nucleus2007

    • 著者名/発表者名
      K.Takeyasu, K.Nagata (Eds)
    • 総ページ数
      279
    • 出版者
      Springer Verlag
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] ナノバイオロジー2004

    • 著者名/発表者名
      竹安邦夫(編著)
    • 総ページ数
      180
    • 出版者
      共立出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] ナノバイオロジー2004

    • 著者名/発表者名
      竹安 邦夫
    • 総ページ数
      180
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Hizume, K., Yoshimura, S.H., Wada, H., Takeyasu, K.: "Chromatin Reconstitution : Development of a Salt-dialysis Method Monitored by Nano-technology"Arch.Histol.Cytol.. 65. 405-413 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshimura, S.H., Maruyama, H., Ishikawa, F., Ohki, R., Takeyasu, K.: "Molecular mechanisms of DNA end-loop formation by TRF2"Genes to Cells. (In Press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kim, J., Yoshimura, S.H., Hizume, K., Ishihama, A., Takeyasu, K.: "A fundamental structural unit of the Escherichia coli nucleoid revealed by nano-technology"Nucleic Acid Res. Under 2nd Revision. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hizume, K., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K.: "Atomic force microscopy demonstrates a critical role of DNA superhelicity in the nucleosome dynamics"Cell Biochem Biophys. (In Press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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