• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

新規ヌクレオソームイメージングを用いた生細胞におけるクロマチンの高次構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H02453
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

前島 一博  国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (00392118)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードヌクレオソーム / クロマチン / ライブセルイメージング / 超解像顕微鏡 / 液滴
研究開始時の研究の概要

代表者らはクロマチンの集合体が、従来広く描かれていたようなクロマチン線維がループ状に束ねられたものではなく、コンパクトな塊のようなドメインであるという仮説を提唱している。本研究課題では、ユークロマチン領域を蛍光修飾し、修飾領域のヌクレオソームの新規1分子イメージング、計算機シミュレーションを組み合わせ、クロマチンの集合体のなかのヌクレオソームの動きを可視化し、その動きを解析することでこの仮説を検証する。さらにこのドメインが液滴様構造体であるかも合わせて検証する。

研究実績の概要

代表者らはヒト生細胞における200kb程度のクロマチンの集合体が、Hi-C解析をもとにしばしば描かれるクロマチン線維がループ状に束ねられたものではなく、ループを構成する線維がコンパクトな塊(ドメイン)を作っているという仮説を提唱している(Maeshima et al.,Curr.Opin. Cel l. Biol. 2020など)。塊であると転写因子などのタンパク質の局所濃度が増加し、反応の協同性や効率化など、新たな制御が可能となる。本課題では生細胞におけるクロマチンの構造情報を得るために、近接した2つのヌクレオソームを蛍光標識し、その2つの動きを超解像で可視化、追跡する 新規システムを確立する。そして、その2つのヌクレオソームの動きの空間相関を解析することでこの仮説を検証する。

令和4年度はコンパクトな塊のようなクロマチン集合体仮説の検証をおこなった。令和3年度で確立された手法を用いて、数千個の近接したヌクレオソームペアの動きのデータを蓄積した。統計解析により、どのくらい近接し たペアが空間相関を示すか(または示さないか)を明らかにした。その結果、ヌクレオソームの距離が集合体サイズ程度(150 nm)以内で、両者の動きが高い空間相関 (相関係数0.6以上)を持つことが分かった。以上のことから、クロマチンの集合体はコンパクトな塊であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通りに統計解析により、どのくらい近接し たペアが空間相関を示すか(または示さないか)を明らかにし、ヌクレオソームの距離が集合体サイズ程度(150 nm)以内で、両者の動きが高い空間相関 (相関係数0.6以上)を持つため、クロマチンの集合体はコンパクトな塊であることを明らかにしたため。

今後の研究の推進方策

計画は概ね順調に遂行できたため、さらに大量に画像デー タを得て、近接した緑・赤色で標識されたヌクレオソームのペアを抽出し、それぞれの動きを追跡する。そして得られた結論の確認を高精度におこなう。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 5件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] The Hebrew University of Jerusalem(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Colorado State University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Baylor College of Medicine(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Alberta(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 核内構造体と液–液相分離2022

    • 著者名/発表者名
      井手 聖、前島一博
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 94 号: 4 ページ: 485-493

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2022.940485

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2022-08-25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chromatin organization and DNA damage.2022

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

      The Enzymes

      巻: Chapter3 ページ: 29-51

    • DOI

      10.1016/bs.enz.2022.08.003

    • ISBN
      9780323993975
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Editorial Overview: Emerging concepts and tools in genome organization and chromatin function in eukaryotes2022

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

      Current Opinion in Cell Biology

      巻: 78 ページ: 102120-102120

    • DOI

      10.1016/j.ceb.2022.102120

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A phase transition for chromosome transmission when cells divide.2022

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

      Nature

      巻: 609 号: 7925 ページ: 35-36

    • DOI

      10.1038/d41586-022-01925-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromatin behavior in living cells: lessons from single-nucleosome imaging and tracking.2022

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

      BioEssays

      巻: 44 号: 7 ページ: 2200043-2200043

    • DOI

      10.1002/bies.202200043

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-nucleosome imaging reveals steady-state motion of interphase chromatin in living human cells2022

    • 著者名/発表者名
      Iida Shiori、Shinkai Soya、Itoh Yuji、Tamura Sachiko、Kanemaki Masato T.、Onami Shuichi、Maeshima Kazuhiro
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 22

    • DOI

      10.1126/sciadv.abn5626

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生きた細胞のなかのヌクレオソームの動きをみる2022

    • 著者名/発表者名
      飯田史織、前島一博
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 3月号 ページ: 51-53

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 核内クロマチンの物理的な性質2022

    • 著者名/発表者名
      飯田史織、前島一博
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 54 ページ: 12-15

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 物性から迫るクロマチンの実像-相分離するクロマチンは液体か固体か?2022

    • 著者名/発表者名
      島添將誠、井手聖、前島一博
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 40 ページ: 32-41

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The solid and liquid states of chromatin2021

    • 著者名/発表者名
      Hansen Jeffrey C.、Maeshima Kazuhiro、Hendzel Michael J.
    • 雑誌名

      Epigenetics & Chromatin

      巻: 14 号: 1 ページ: 50-50

    • DOI

      10.1186/s13072-021-00424-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Telomere-specific chromatin capture using a pyrrole-imidazole polyamide probe for the identification of proteins and non-coding RNAs2021

    • 著者名/発表者名
      Ide Satoru、Sasaki Asuka、Kawamoto Yusuke、Bando Toshikazu、Sugiyama Hiroshi、Maeshima Kazuhiro
    • 雑誌名

      Epigenetics & Chromatin

      巻: 14 号: 1 ページ: 46-46

    • DOI

      10.1186/s13072-021-00421-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Loopy world of cohesin2021

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

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.71585

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Liquid-like chromatin in the cell: What can we learn from imaging and computational modeling?2021

    • 著者名/発表者名
      Itoh Yuji, Woods Esmae J., Minami Katsuhiko, Maeshima Kazuhiro, Collepardo-Guevara Rosana
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology

      巻: 71 ページ: 123-135

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2021.06.004

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Is transcriptional regulation just going through a phase?2021

    • 著者名/発表者名
      Narlikar, G.J., Myong, S., Larson, D., Maeshima, K., Francis, N., Rippe, K., Sabari, B., Strader, L., Tjian, R.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 81 号: 8 ページ: 1579-1585

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2021.03.046

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Physical nature of chromatin in the nucleus.2021

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

      Cold Spring Harbor Perspectives in Biology.

      巻: 13

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3D genomics across the tree of life reveals condensin II as a determinant of architecture type.2021

    • 著者名/発表者名
      Hoencamp, C. et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 372 号: 6545 ページ: 984-989

    • DOI

      10.1126/science.abe2218

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ヘキサンジオールは細胞内のクロマチンを凝縮させる2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤優志,井手聖, 前島一博
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 61 号: 6 ページ: 385-388

    • DOI

      10.2142/biophys.61.385

    • NAID

      130008120205

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 1分子ヌクレオソームイメージングで明らかにする生細胞内クロマチン2022

    • 著者名/発表者名
      前島一博
    • 学会等名
      第47回レーザ顕微鏡研究会 @大阪大学工学研究科 センテラス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Liquid-like domain organization of early DNA replication regions in living human cells2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Maeshima
    • 学会等名
      NIG International Symposium 2022. Chromosome Replication in the New Era: Old and New Questions in Life Science.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chromatin behavior in living cells revealed by single-nucleosome imaging/tracking2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Maeshima
    • 学会等名
      FASEB The Transcription, Chromatin, and Epigenetics in Aging Conference. Catania, Italy
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「1分子ヌクレオソームイメージングで明らかにする生細胞内クロマチンの挙動2022

    • 著者名/発表者名
      前島一博
    • 学会等名
      シングルセルゲノミクス研究会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chromatin Behavior in Living Human Cells Revealed by Single-nucleosome Imaging/Tracking2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Maeshima
    • 学会等名
      Japan-UK Regulation through Chromatin Conference 2022, Leicester Institute for Structural and Chemical Biology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Local chromatin behavior in living human cells revealed by single-nucleosome imaging.2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Maeshima
    • 学会等名
      日本細胞生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Local chromatin motion is steady during interphase cell cycle and independent of nuclear size and genome chromatin density2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Maeshima
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Local chromatin motion is steady during interphase cell cycle and independent of nuclear size and genome chromatin density2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Maeshima
    • 学会等名
      The 59th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi