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ヒストンを基盤とした染色体構築メカニズムの解明

公募研究

研究領域動的クロマチン構造と機能
研究課題/領域番号 16H01323
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

新冨 圭史  国立研究開発法人理化学研究所, 平野染色体ダイナミクス研究室, 研究員 (60462694)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード染色体 / ヌクレオソーム / コンデンシン / カエル卵無細胞系 / 再構成 / ヒストン / カエル卵抽出液 / Asf1 / クロマチン
研究実績の概要

分裂期における染色体構築は遺伝情報の維持と継承に不可欠なプロセスである。また、分裂期染色体は、ヌクレオソームを基本構造単位としたクロマチンの階層的な折りたたみの産物であるというモデルが広く受け入れられている。しかし、ヌクレオソームが染色体構築にどのような役割を果たすかについては、あまり理解が進んでいなかった。前年度までに、この問題を検討するために新しい無細胞系を確立した。具体的には、ヒストンの供給に不可欠なタンパク質Asf1を除去したカエル卵抽出液中でヒストンを含まないマウス精子核をインキュベートことにより、精子DNA上でのヌクレオソーム形成を完全に阻害した。驚くべきことに、この条件でも染色体とよく似た構造が構築された。この「ヌクレオソームを含まない」染色体は、明瞭な軸構造を持っているものの、その周囲のDNAループ領域は脆弱な構造をしていた。今年度は、ヌクレオソーム、コンデンシンI、コンデンシンⅡを様々な組合せで除去する実験によって、これらの三者の機能が密接に連関していることを論文として発表した。この実験結果は、前述のように、多くの教科書に見られる階層的折りたたみモデルの再検討を促すものでもあった。一方で、コンデンシンやヌクレオソームの詳細な作用機序やこれらの協調的な作用を詳細に理解するためには、カエル卵無細胞系よりも操作性にすぐれた実験系が必要になった。すでに、私は、コンデンシンやコアヒストンを含むわずか6種類のタンパク質を用いて、染色体とよく似た構造が再構成できることを見出している。そこで、この再構成系をさらに洗練させることによって、従来の研究では顧みられてこなかった問題(例えば、染色体周囲の物理化学的環境やヌクレオソームの動的性質が染色体構築プロセスに与える影響)について解析するための予備実験に着手した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Mitotic Chromosome Assembly In Vitro: Functional Cross Talk between Nucleosomes and Condensins2017

    • 著者名/発表者名
      Shintomi K, Hirano T.
    • 雑誌名

      Cold Spring Harb Symp Quant Biol.

      巻: - ページ: 033639-033639

    • DOI

      10.1101/sqb.2017.82.033639

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitotic chromosome assembly despite nucleosome depletion in Xenopus egg extracts.2017

    • 著者名/発表者名
      Shintomi K, Inoue F, Watanabe H, Ohsumi K, Ohsugi M, Hirano T.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 356 号: 6344 ページ: 1284-1287

    • DOI

      10.1126/science.aam9702

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A sister chromatid cohesion assay using Xenopus egg extracts2017

    • 著者名/発表者名
      Keishi Shintomi, Tatsuya Hirano
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1515 ページ: 3-21

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-6545-8_1

    • ISBN
      9781493965434, 9781493965458
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mitotic chromosome assembly in vitro: functional collaboration between condensins and nucleosomes2017

    • 著者名/発表者名
      Keishi Shintomi and Tatsuya Hirano
    • 学会等名
      The 82nd Cold Spring Harbor Symposium on Quantitative Biology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional crosstalk between condensins and nucleosomes during mitotic chromosome assembly2017

    • 著者名/発表者名
      Keishi Shintomi, Fukashi Inoue, Hiroshi Watanabe, Keita Ohsumi, Miho Ohsugi, and Tatsuya Hirano
    • 学会等名
      The 2nd meeting on SMC proteins: chromosomal organizers from bacteria to human
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mitotic chromosome assembly in vitro: functional collaboration between condensins and nucleosomes2017

    • 著者名/発表者名
      Keishi Shintomi and Tatsuya Hirano
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分裂期染色体構築におけるヌクレオソームの役割を再考する2017

    • 著者名/発表者名
      新冨圭史、井上玄志、渡邉大士、大隅圭太、大杉美穂、平野達也
    • 学会等名
      第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分裂期染色体構築におけるヌクレオソームの役割2017

    • 著者名/発表者名
      新冨圭史、井上玄志、大隅圭太、大杉美穂、平野達也
    • 学会等名
      第34回染色体ワークショップ・第15回核ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-02-28  

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