X線小角散乱を用いた再構成クロマチンの動的構造解析

• 研究領域: 動的クロマチン構造と機能
• 研究課題/領域番号: 26116519
• 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: 横浜市立大学
• 研究代表者: 小田 隆 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 特任助教 (00573164)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: クロマチン / X線小角散乱 / 分子動力学計算

研究実績の概要

早稲田大学胡桃坂博士、京都大学高田博士らとの共同研究により、ヒストンH3のセントロメア特異的なバリアントであるCENP-Aを含む再構成クロマチンについてX線小角散乱解析と分子動力学計算を合わせた解析を行い、その構造的特徴を明らかにした。これまでの胡桃坂および我々の研究からCENP-Aモノヌクレオソームでは通常のH3モノヌクレオソームと異なりヒストン8量体に巻きついたDNAの両端がはがれて揺らいだ状態にあることが示されている(Tachiwana et al, 2011, Nature)。このようなCENP-Aモノヌクレオソームに特徴的な構造が高次のクロマチン構造へ与える影響と、セントロメアの形成・維持・機能における役割を明らかにするために、通常のH3からなるヌクレオソームまたはCENP-Aからなるヌクレオソームを含む高次の再構成クロマチンを調製し解析を行った。前年度までに行ったX線小角散乱実験の結果、CENP-Aを含む再構成クロマチンではH3のみからなる再構成クロマチンと高次構造が明らかに異なることが観測されていたが、より詳細な解析を行うために分子動力学計算を行った。計算結果の妥当性を検証するために、分子動力学計算結果から計算されるX線小角散乱パターンと実測のX線小角散乱パターンを比較したところ、両者はよく一致し、分子動力学計算の結果は妥当であることを検証できた。さらに分子動力学計算の結果からCENP-Aを含む再構成クロマチンは特徴的な構造を取りやすいことが示され、このことがクロマチン繊維上でCENP-Aがセントロメア形成のための目印として機能することが推測された。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Extended string-like binding of the phosphorylated HP1α N-terminal tail to the lysine 9-methylated histone H3 tail. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimojo H, Kawaguchi A, Oda T, Hashiguchi N, Omori S, Moritsugu K, Kidera A, Hiragami-Hamada K, Nakayama J, Sato M, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 22527-22527
  • DOI: 10.1038/srep22527
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel 3' splice site recognition by the two zinc fingers in the U2AF small subunit. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H, Park S-Y, Oda T, Akiyoshi T, Sato M, Shirouzu M, Tsuda K, Kuwasako K, Unzai S, Muto Y, Urano T, Obayashi E.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 29 号: 15 ページ: 1649-1660
  • DOI: 10.1101/gad.267104.115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular basis for SMC rod formation and its dissolution upon DNA binding (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Soh, F. Bürmann, H. Shin, T. Oda, K. S. Jin, C. P. Toseland, C. Kim, H. Lee, S. J. Kim, M. Kong, M. Durand-Diebold, Y. Kim, H. M. Kim, N. K. Lee, M. Sato, B. Oh, S. Gruber
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 57 号: 2 ページ: 290-303
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.11.023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct features of the histone core structure in nucleosomes containing the histone H2A.B variant. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama M, Arimura Y, Shirayama K, Fujita R, Oba Y, Sato N, Inoue R, Oda T, Sato M, Heenan RK, Kurumizaka H.
  • 雑誌名: Biophys J. 巻: 106 号: 10 ページ: 2206-2213
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.04.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 小角散乱と結晶構造の複合構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田隆、橋本博
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 56 ページ: 247-252
  • NAID: 130004688357
  • 査読あり
• [学会発表] Structural analysis of tri-nucleosome containing centromere specific histone variant (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Oda, Hiroaki Tachiwana, Yusuke Takagi, Yasuhiro Arimura, Shoji Takada, Hitoshi Kurumizaka, and Mamoru Sato
  • 学会等名: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • 発表場所: 兵庫県淡路市
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] DNA架橋損傷修復に関わる天然変性タンパク質Hefの構造研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田隆, 小林裕也, 舘岡太郎, 宮城泰城, 石黒あかり, 有田恭平, 禾晃和, 石野良純, 杉山正明, 佐藤衛
  • 学会等名: 第14会日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-27
• [学会発表] X線小角散乱によるタンパク質の揺らいだ構造の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田隆
  • 学会等名: 第2回タンパク質X線溶液散乱講習会
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-06-03 – 2014-06-04
  • 招待講演
• [備考] 遺伝子発現を抑えるヘテロクロマチン構造形成、タンパク質の結合機構を解明
  • URL: http://www.qlifepro.com/news/20160309/heterochromatin-structure-formation-elucidate-the-coupling-mechanism-of-protein.html