| 研究領域 | 遺伝子制御の基盤となるクロマチンポテンシャル |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00264
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 公益財団法人東京都医学総合研究所 |
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研究代表者 |
正井 久雄 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 所長 (40229349)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 複製タイミング / クロマチンループ / 染色体高次構造 / 核膜 / グアニン４重鎖DNA / RNA-DNAハイブリッド / 多量体形成 / 脂質結合 / グアニン４重鎖 / クロマチンドメイン / DNA複製タイミング / パルミトイル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
進化的に保存された核因子Rif1は、DNA複製の時空間制御(特定のゲノム領域の複製が核内のどこで、いつ起こるか)の制御に重要な役割を果たす。また、Rif1は二重鎖DNA切断の修復や転写制御にも関与する。Rif1は代表的な非B型DNA構造である グアニン4重鎖(G4)を認識し、また、核膜に脂質修飾を介して連結する可能性が示唆された。本研究では、Rif1がG4結合と核膜結合を介して、どのようなメカニズムで核膜近傍に特有なクロマチンドメインを形成し、それにより複製、修復、転写が制御されるかを、その構造的基盤も含めて解明することを目標とする。
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| 研究実績の概要 |
１）Rif1の核膜局在変異が複製、修復、転写、組換えなど種々の染色体動態におよぼす影響の解析
動物細胞Rif1のC末端が核膜局在とDNA複製タイミング制御に必要であることを見出した。また、効率の良いDSB修復にもC末領域は必要である。胚性幹細胞では、Rif1の欠損により2細胞期特異的遺伝子群が数百倍の活性化を受ける。C末領域はコイル構造を介して多量体化し、それにより、クロマチン相互作用ドメインを形成し、複製や修復、さらに転写をも制御する可能性がある。
２）Rif1の核膜局在の機構と意義
Rif1C末領域は、両親媒性のコイル構造を形成し、多量体化し脂質に直接結合する。さらに、この結合が中央のN末HEAT repeatおよびIDP領域内を介したパルミトイル化と連動して、Rif1の核膜局在を促進する。2BPによりパルミトイル化を阻害するとS期中期・後期のfociが減少し、初期型のfociが増加した。これはパルミトイル化がRif1による複製タイミングの制御に重要であることを示唆する。分裂酵母のRif1増産により、染色体が核膜領域にリクルートされ、染色体分配が障害を受け、細胞死が誘導された。この現象は、Rif1のクロマチン結合に依存するが、PP1結合には依存しない。Rif1による染色体の核膜への適切な集合が、染色体の継承に重要であることが示された。
３）Rif1のG4認識の構造的基盤の解明
Rif1の全長タンパク質を精製し、高速AFMで解析した結果、N端HEAT repeat領域とC末多量体化ドメインが、自由な形態をとる長いIDP領域を介してダイナミックに形態を変化させていることが明らかとなった。これは、Rif1による染色体高次構造形成のメカニズムに重要な洞察を与える。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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