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クライオ電子顕微鏡を用いた転写伸長超複合体の構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K14643
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード転写 / クロマチン / Cryo-EM / 構造生物学 / RNAポリメラーゼ
研究成果の概要

ヒトをはじ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度に折りたたまれた構造をとる。DNAが遺伝子として機能する際には、RNAポリメラーゼ2(Pol2)と呼ばれる酵素が、ゲノムDNAに書かれた情報を読み取ることが知られているが、真核生物の折りたたまれたDNAを、どのように読み取ることができるのかは、分かっていなかった。本研究では、クロマチンDNAをPol2が読み取る化学反応を試験管の中で再現し、その最中の分子構造を凍結し、クライオ電顕単粒子解析という手法を用いることで、まさにクロマチンをPol2が読み込んでいく状態の分子構造を、高解像度で観察することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトなどの細胞において、クロマチンの高次構造の影響が遺伝子のON/OFFに与える影響は極めて大きく、細胞の分化、多能性や、がん化などにも深くかかわっている。本研究は、それらの生物学的な背景を考えるにあたって、新たな知見を与えるものである。また、このように複雑で不均一なタンパク質核酸複合体の構造解析は、従来は非現実的と考えられていたものであり、世界に先駆けて構造解析に成功したことは、技術的な面も大きな意義を持つ。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Structural insight into nucleosome transcription by RNA polymerase II with elongation factors2019

    • 著者名/発表者名
      Ehara Haruhiko、Kujirai Tomoya、Fujino Yuka、Shirouzu Mikako、Kurumizaka Hitoshi、Sekine Shun-ichi
    • 雑誌名

      Science

      巻: 363 号: 6428 ページ: 744-747

    • DOI

      10.1126/science.aav8912

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis of the nucleosome transition during RNA polymerase II passage2018

    • 著者名/発表者名
      Kujirai Tomoya、Ehara Haruhiko、Fujino Yuka、Shirouzu Mikako、Sekine Shun-ichi、Kurumizaka Hitoshi
    • 雑誌名

      Science

      巻: 362 号: 6414 ページ: 595-598

    • DOI

      10.1126/science.aau9904

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] クロマチン転写のCryo-EM解析 ~構造生物学のフロンティアとそれを支える技術基盤~2021

    • 著者名/発表者名
      江原 晴彦
    • 学会等名
      第421回CBI講演会「クライオ電子顕微鏡は創薬研究戦略を変えるか」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クロマチン転写のCryo-EMを用いた構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      江原 晴彦,鯨井 智也,藤野 優佳,白水 美香子,胡桃坂 仁志,関根 俊一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structural basis of nucleosomal transcription by RNA polymerase II2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Ehara, Tomoya Kujirai, Yuka Fujino, Mikako Shirouzu, Hitoshi Kurumizaka, Shun-ichi Sekine
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Three Dimensional Electron Microscopy
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural basis of chromatin transcription by RNA polymerase II and elongation factors2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Ehara, Tomoya Kujirai, Yuka Fujino, Mikako Shirouzu, Hitoshi Kurumizaka, Shun-ichi Sekine
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Cryo-EM analysis of nucleosomal transcription with elongation factors Elf1 and Spt4/52019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Ehara, Tomoya Kujirai, Yuka Fujino, Mikako Shirouzu, Hitoshi Kurumizaka, Shun-ichi Sekine
    • 学会等名
      Mechanisms of Eukaryotic Transcription
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クロマチン上で起こる転写伸長の構造生物学2019

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Ehara, Tomoya Kujirai, Yuka Fujino, Mikako Shirouzu, Hitoshi Kurumizaka, Shun-ichi Sekine
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] クライオEMで見えてきた,ヌクレオソーム転写の分子メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      江原 晴彦
    • 学会等名
      CBI学会2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Cryo-EM analysis of RNA polymerase II transcribing a nucleosomal DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Ehara Haruhiko、Kujirai Tomoya、Fujino Yuka、Shirouzu Mikako、Kurumizaka Hitoshi、Sekine Shun-ichi
    • 学会等名
      2018 Kuo Symposium on 3D-EM of Macromolecules and Cells
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 転写伸長因子Elf1とSpt4/5のクロマチン上での転写伸長における役割2018

    • 著者名/発表者名
      Ehara Haruhiko、Kujirai Tomoya、Fujino Yuka、Shirouzu Mikako、Kurumizaka Hitoshi、Sekine Shun-ichi
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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