ヌクレオソームイメージングを用いたヒトゲノムクロマチンの細胞内ダイナミクスの解析

• 研究課題/領域番号: 23370078
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 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, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00392118)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2012年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2011年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: ゲノム / 遺伝学 / 核酸 / 生物物理

研究成果の概要

近年、私たちの行った実験をはじめとするいくつかの研究によって、クロマチンは定説であった規則的な30 nmの構造を持たず、ヌクレオソーム線維が不規則に折りたたまれて構成されていることがわかってきた。この構造ではヌクレオソームは物理的な束縛を受けないため、よりダイナミックな状態であることが予想された。私たちは、ヌクレオソームの1分子イメージングにより、生きた動物細胞においてヌクレオソームが局所的にゆらいでいることを発見した。このようなヌクレオソームのゆらぎはタンパク質のクロマチンへのアクセシビリティを向上させ、ゲノム情報が検索される際にきわめて重要であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Chromatin as dynamic 10-nm fibers. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima, Ryosuke Imai, Sachiko Tamura, Tadasu Nozaki.
  • 雑誌名: Chromosoma 巻: 123 号: 3 ページ: 225-237
  • DOI: 10.1007/s00412-014-0460-2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single Nucleosome Imaging in Living Human Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadasu Nozaki, Ryosuke Imai, Sachiko Tamura, Kazuhiro Maeshima.
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 79 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1508/cytologia.79.1
  • NAID: 130004448261
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 「定量的1分子蛍光イメージングと計算機シミュレーションを用いたゲノムダイナミクスの解析」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今井亮輔，海津一成，野崎 慎，前島一博，高橋恒一
  • 雑誌名: 生化学 巻: 86 ページ: 192-200
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] クロマチンの凝縮が生み出す放射線耐性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高田英昭、前島一博
  • 雑誌名: 日本アイソトープ協会広報誌 「Isotope News」 巻: 3 ページ: 2-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lamin B2 prevents chromosome instability by ensuring proper mitotic chromosome segregation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuga, T., Nie, H., Kazami, T., Satoh, M., Matsushita, K., Nomura, F., Maeshima, K., Nakayama, Y., Tomonaga, T.
  • 雑誌名: Oncogenesis 巻: 3 号: 3 ページ: e94-e94
  • DOI: 10.1038/oncsis.2014.6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Evaluation of Tandem Hairpin Pyrrole-Imidazole Polyamides Recognizing Human Telomeres. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kawamoto, Toshikazu Bando, Fukumi Kamada, Yue Li, Kaori Hashiya, Kazuhiro Maeshima, and Hiroshi Sugiyama
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 44 ページ: 16468-77
  • DOI: 10.1021/ja406737n
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chromatin compaction protects genomic DNA from radiation damage. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takata, H., Hanafusa, T., Mori, T., Shimura, M., Iida,Y., Ishikawa, K., Yoshikawa, K., Yoshikawa, Y., Maeshima, K.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 号: 10 ページ: e75622-e75622
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0075622
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Flexible and dynamic nucleosome fiber in living mammalian cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nozaki T, Kaizu K, Pack CG, Tamura S, Tani T, Hihara S, Nagai T, Takahashi K, Maeshima K.
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 5 号: 5 ページ: 349-356
  • DOI: 10.4161/nucl.26053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosome engineering allows the efficient isolation of vertebrate neocentromeres (2013)
  • 著者名/発表者名: Shang WH, Hori T, Martins NM, Toyoda A, Misu S, Monma N, Hiratani I, Maeshima K, Ikeo K, Fujiyama A, Kimura H, Earnshaw WC, and Fukagawa T
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 24 号: 6 ページ: 635-648
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2013.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] 30nmクロマチン線維は存在しない! (2013)
  • 著者名/発表者名: 野崎慎
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 177-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒトゲノムDNAの不規則で柔軟な収納原理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 53 ページ: 4-10
  • NAID: 10031139018
  • 査読あり
• [雑誌論文] The organisation of genomic DNA in mitotic chromosomes: a novel view (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takata
  • 雑誌名: Plant Genome Diversity 巻: 2 ページ: 33-34
  • DOI: 10.1007/978-3-7091-1160-4_3
  • ISBN: 9783709111598, 9783709111604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local nucleosome dynamics facilitate chromatin accessibility in living Mammalian cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hihara S.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 2(6) 号: 6 ページ: 1645-1656
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosomes without a 30-nm chromatin fiber (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti、Takaaki Hikima、Yoshinori Nishino、Fukumi Kamada、Saera Hihara、Hideaki Takata、Tetsuya Ishikawa、Kazuhiro Maeshima
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 3巻 号: 5 ページ: 404-410
  • DOI: 10.4161/nucl.21222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human mitotic chromosomes consist predominantly of irregularly folded nucleosome fibres without a 30-nm chromatin structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino、Mikhail Eltsov、Yasumasa Joti、Kazuki Ito、Hideaki Takata、Yukio Takahashi、Saera Hihara、Achilleas S Frangakis、Naoko Imamoto、Tetsuya Ishikawa、Kazuhiro Maeshima
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 31巻 号: 7 ページ: 1644-1653
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.35
  • 査読あり
• [雑誌論文] The integrator complex is required for the integrity of Cajal bodies (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Takata
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 125 号: 1 ページ: 166-175
  • DOI: 10.1242/jcs.090837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Size, Nuclear pore number, and Cell Cycle (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Maeshima
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 2 号: 9 ページ: 113-118
  • DOI: 10.1038/nsmb.1878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irregular folding of nucleosomes in the cell (Commentary) (2011)
  • 著者名/発表者名: Takata, H.
  • 雑誌名: Physics of Life Reviews 巻: 8 号: 1 ページ: 51-52
  • DOI: 10.1016/j.plrev.2011.01.005
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞のなかでゆらぐクロマチン (2014)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 奈良県新公会堂, 奈良
  • 年月日: 2014-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] Chromatin structure and dynamics in live mammalian cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: 2nd International Symposium of the Mathematics on Chromatin Live Dynamics
  • 発表場所: Hiroshima University, Hiroshima,
  • 年月日: 2014-03-10 – 2014-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] Chromatin behavior in live mammalian cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka University, Osaka
  • 年月日: 2014-01-21 – 2014-01-22
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞のなかでゆらぐクロマチン (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 学会等名: 第1回 新学術領域「植物環境感覚」「少数性生物学」ジョイントシンポシウム
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター, 大阪
  • 年月日: 2013-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞のなかでゆらぐクロマチン (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会 ワークショップ オーガナイザー・講演「遺伝子発現のゆらぎ・学習の動作原理を測る・導く」
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル, 神戸
  • 年月日: 2013-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチン凝縮による放射線耐性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 髙田英昭、森利明、志村まり、石川顕一、吉川祐子、前島一博
  • 学会等名: 第31回染色体ワークショップ・第12回核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: ホテルおかだ, 箱根
  • 年月日: 2013-11-25
• [学会発表] Chromatin Structure and Dynamics in Living Mammalian Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: Workshop on "modeling of biomolecular systems in cellular environments
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto,
  • 年月日: 2013-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] How is nucleosome fiber organized in the cell? (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会シンポジウム
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
  • 年月日: 2013-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞のなかの「ゆらぐ」クロマチン (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島一博、野崎慎
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会 シンポジウム「少数要素の分子反応的視点から細胞生物学的現象を理解する試み」
  • 発表場所: ウインクあいち（愛知県産業労働センター）, 名古屋
  • 年月日: 2013-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Flexible and dynamic nucleosome fiber in living mammalian cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima, Tadasu Nozaki, Tamomi Tani, Sachiko Tamura, Saera Hihara, Takeharu Nagai,
  • 学会等名: Workshop on the 4D Nucleome: Functional Nuclear Organization in Space and Time,
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 年月日: 2013-06-12 – 2013-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞のなかの「ゆらぐ」クロマチン (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会 シンポジウム「最先端バイオイメージングによる生命システムの動作原理解明にむけて」
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク, 大阪
  • 年月日: 2013-05-20 – 2013-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] How is a long strand of DNA organized in the cells? (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: Lorentz Center Workshop “Genome Mechanics at the Nuclear Scale”
  • 発表場所: Leiden, Netherlands
  • 招待講演
• [学会発表] Human genome organization and dynamics. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: Paradigm Innovation in Biology
  • 発表場所: Academia Sinica ,Taipei,Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Human genome organization and dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: 第50 回日本生物物理学会年会 シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂期染色体におけるＤＮＡの収納 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会 第19回臨床細胞遺伝学セミナー
  • 発表場所: 東京慈恵会医科大学
  • 招待講演
• [学会発表] 生きた細胞の動的クロマチン構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日原さえら
  • 学会等名: 第1回細胞環境の測定とモデリングワークショップ(第4回JSBi応用システムバイオロジー研究会)
  • 発表場所: 神戸(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] How is a Long Strand of DNA Compacted into a Chromosome? (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: Albany 2011 : 17^<th> Conversation
  • 発表場所: Albany, SUNY, NY, USA(招待講演)
• [学会発表] Mitotic chromosome structure : irregular folding of nucleosome fibers without the 30-nm chromatin fiber (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: Gordon Research Conference : Chromosome Dynamics
  • 発表場所: Mount Snow Resort, VT, USA
• [学会発表] How can we know the chromatin environment in living cells?-Structural analysis of mitotic chromosomes in living cells- (2011)
  • 著者名/発表者名: Saera Hihara
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路
• [学会発表] How is a long strand of genomic DNA organized into chromosome? (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路