| 研究課題/領域番号 |
22K06185
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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43050:ゲノム生物学関連
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| 研究機関 | 藤田医科大学 |
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研究代表者 |
石原 悟 藤田医科大学, 医学部, 講師 (00300723)
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| 研究分担者 |
川村 猛 東京大学, アイソトープ総合センター, 准教授 (70306835)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | クロマチン / ヌクレオソーム / 転写 / ヒストン修飾 / エピジェネティックス / クロマチン分画法 / クロマチン凝集 / ヒストン / エピジェネティクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遺伝情報からRNAを転写することが遺伝子の働きの本質であるが、遺伝子によってその転写量は異なる。転写量の多少は遺伝子の働きの強度そのものと考えられ、この量的制御を理解することは生物学の重要課題の1つである。細胞内において遺伝子を構成するDNAは、ヒストンなどと結合してクロマチンを形成する。そこで、クロマチンの構造変化に着目して、遺伝子の働きの強度を決める仕組みを解明する。
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| 研究実績の概要 |
長大なゲノムDNAを細胞内でコンパクトに折り畳むために、クロマチンと呼ばれる構造が形成される。クロマチンの基本単位はヌクレオソームと呼ばれ、ヒストンタンパク質８個からなる円柱構造にDNAが巻き付く。そして、多数のヌクレオソームが互いに凝集することで、高度な折り畳み構造が完成される。そのようなゲノムDNA上で行われる転写反応では、RNAポリメラーゼの遺伝子領域への結合は欠けない。ただし、ゲノムの一部に過ぎない遺伝子領域もクロマチンとして折り畳まれており、クロマチン凝集はRNAポリメラーゼの結合にとって障壁となる。そこで、クロマチン凝集と転写の関係を生化学的に明らかにする手段として、ヌクレオソームの局所密度の違いでクロマチンを分画する方法を確立した。この分画法で得られたゲノムを次世代シーケンスに応用したところ、遺伝子転写開始点でのクロマチンの凝集の程度が、転写量と逆相関することを明らかにした。この局所凝集を制御するヒストン修飾を明らかにする目的で、低凝集画分と高凝集画分に対して、ヒストン修飾に対する抗体を用いてクロマチン免疫沈降法を行った。ヘテロクロマチンの修飾であるヒストンH3の９番目と27番目のリシンのトリメチル化を検討したところ、両画分での沈降率は変わらなかった。一方、ユークロマチンの修飾であるヒストンH3の4番目のトリメチル化と27番目のアセチル化の沈降率は、高凝集画分に比べて低凝集画分で明らかに高くなっていた。したがって、これらユークロマチン・マークとして知られるヒストン修飾がヌクレオソーム間の凝集に対し負に作用することでRNAポリメラーゼが結合する局所空間を作り出し、さらに結合頻度を調節することで転写量を制御することが示唆された。
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| 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
クロマチン分画法で分離回収された低凝集画分と高凝集画分を解析対象に、修飾ヒストンに対する抗体を用いたクロマチン免疫沈降法の実験系が確立された。この方法により、ユークロマチン・マークのヒストン修飾がヌクレオソーム間凝集の阻害因子として機能すること、およびヘテロクロマチン・マークのヒストン修飾がクロマチン凝集に関与しないことが新たに見出された。これは本研究課題で解明を目指すポイントの1つであり、1年目で達成されたことから、本研究課題は順調に進捗していると判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までに、抗修飾ヒストン抗体を用いたクロマチン免疫沈降法で、クロマチン凝集に関与するヒストン修飾の解析を進めてきた。今後は、このようなヒストン修飾を網羅的に同定するため、前述のクロマチン分画法で得た低凝集画分と高凝集画分から回収したヒストンに対して、質量分析法を用いて解析することを計画している。
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