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X線をもちいた核ゲノム構造の解析

研究課題

研究課題/領域番号 19038026
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

前島 一博  独立行政法人理化学研究所, 今本細胞核機能研究室, 専任研究員 (00392118)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
2008年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2007年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
キーワード分裂期染色体 / ヒトゲノム / 電子顕微鏡 / 染色体 / X線 / 構造
研究概要

染色体は細胞が分裂する際、複製された遺伝情報(DNA)を2つの娘細胞に正確に分配するために必須な構造体である。それでは、分裂期染色体はどのようにして1本の長いクロマチン繊維から折り畳まれているのだろうか? 直径2nmのゲノムDNAはまず、塩基性蛋白質のヒストンに巻かれて、ヌクレオソームと呼ばれる直径約11nmの構造体になる。このヌクレオソームが折り畳まれて直径約30nmのクロマチン繊維になり、さらに折り畳まれて直径約0.7μmの分裂期染色体を作るとされている。その凝縮過程は全くの謎であり、長年に渡って生物学者たちの興味を集めてきた。古くから提唱されているモデルでは、「30nmのクロマチン繊維が、100nm、200-250nmと、らせん状の階層構造を形成しているのではないか」と予想している。この問いに答えるため、私たちは、ドイツEMBLグループと共同で、分裂期染色体のクライオ電子顕微鏡観察(CEMOVIS)をおこなった。CEMOVISは,「生きた」状態に近い細胞内微小構造を観察するためのほとんど唯一の手段である。すると驚いたことに、ヌクレオソームの直径に相当する11nmより大きな構造は、30nmクロマチン繊維も含めて検出されなかった。しかしながら、顕微鏡観察は試料中における観察範囲が限定され、内在する規則性構造の全体像を捉えることが非常に困難である。このため、私たちはSpring-8 BL45XUでX線小角散乱解析(SAXS)をおこなっている。SAXSは、計測したい非結晶試料にX線を照射し、その散乱パターンからその試料に内在する構造や規則性を知る手段である。SAXSをもちいても同様な結果が得られている。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Three-Dimensional Visualization of a Human Chromosome Using Coherent X-ray Diffraction2009

    • 著者名/発表者名
      Nishino, Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 102

      ページ: 18101-18101

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of cryo-electron microscopy images does not support the existence of 30-nm chromatin fibers in mitotic chromosomes in situ.2008

    • 著者名/発表者名
      Eltsov, M.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105

      ページ: 19732-7

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion irradiation in liquid of μm3 region for cell surgery.2008

    • 著者名/発表者名
      Iwai,Y.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 92

      ページ: 23509-23509

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Packaging the genome: the structure of mitotic chromosomes2008

    • 著者名/発表者名
      Maeshima, K.
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry 143

      ページ: 145-153

    • NAID

      10024907806

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importhn-beta and small GTPase Ran mediate chromosome loading of human chromokinesin Kid2008

    • 著者名/発表者名
      Tahara, K.
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology 180

      ページ: 493-596

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion irradiation in liquid ofμm3 region for cell surgery.2008

    • 著者名/発表者名
      Iwai, Y.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 92

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mitotic chromosome structure: irregular folding of nucleosome fiber.2008

    • 著者名/発表者名
      Maeshima, K.
    • 学会等名
      International Symposium on Chromosome Dynamics
    • 発表場所
      Ise, Japan
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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