| 研究課題/領域番号 |
21K03479
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
山本 哲也 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任准教授 (40610027)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | ヘテロクロマチン / リピート配列 / RNA干渉経路 / 転写 / 高分子の表面吸着 / 転写制御 / 転写凝集体 / エンハンサ / 転写ダイナミクス / 新生RNA / 核小体 / eRNA / RNA合成酵素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遺伝子は、転写活性化因子とRNAの凝集体（転写凝集体）によって活性化される。スーパーエンハンサと呼ばれるDNA領域は、遺伝子を凝集体にアンカリングすることによって遺伝子を活性化することが実験的に示唆されている。本研究課題では、エンハンサが生成するRNAとRNA合成酵素の鎖状部位が転写凝集体の形成の鍵となるという最近の実験結果を参考にして、申請者がこれまで構築してきた転写によるRNAの生成が誘起する相分離の理論を拡張することによって、①スーパーエンハンサが転写凝集体を形成する物理的機構と、②転写凝集体の形成・消滅ダイナミクスと転写活性化機構を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
分裂酵母の構成的ヘテロクロマチンは、RNA干渉経路によって形成される。最近の実験によって、リピートされた遺伝子がヘテロクロマチン化される傾向があることが示された。本研究では、リピートされた遺伝子がDNA上で「つながっている」ことに注目し、高分子の表面吸着のエッセンスをRNA干渉経路の速度方程式に組み込むことによって、分裂酵母のヘテロクロマチン形成機構を明らかにするための理論を構築した。本研究によって、リピートの数だけでなく、各遺伝子の長さもヘテロクロマチン形成に重要な因子であることを明らかにした。本研究は、ヘテロクロマチンの形成機構とリピート配列の生物物理学意義を発見した点で重要である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は、①リピート配列の生物物理学的意義と②相分離以外のヘテロクロマチン形成機構を明らかにした点で重要である。RNA干渉経路のようなシステム生物学的アプローチが適当な系に、遺伝子の連結性という構造的要素を加えて融合した点も新しい。本研究成果は、pRNA経路などの小分子RNAの生成によってヘテロクロマチンが形成される系だけでなく、リボソームDNA、ヒストン遺伝子、スーパーエンハンサなどのリピート配列（または、同じ機能配列が連結した領域）と核内構造体との相互作用を明らかにする研究に拡張することができる。
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