| 研究課題/領域番号 |
19K23730
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
照井 利輝 九州大学, 理学研究院, 学術研究員 (30845467)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| キーワード | ミスマッチ修復 / クロマチン / 試験管内再構成 / クロマチンリモデリング |
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| 研究実績の概要 |
ミスマッチ修復（MMR）機構はDNA合成エラーを修復することで染色体DNA複製の正確性を100倍以上高めるDNA修復機構であり、遺伝情報の安定維持に重要な役割を果たしている。我々ヒトを含む真核生物のDNAは合成されると速やかにヒストンタンパク質に巻き取られ、ヌクレオソームを基本単位とするクロマチン構造を形成するため、真核生物MMRはクロマチン形成が起きている場で修復反応を行わなければならない。しかし、試験管内系ではクロマチン構造がMMRのいくつかの反応ステップを阻害することが分かっている。そのため、細胞内ではMMRがクロマチン構造に対処して反応を進めるための未知の機構があるはずである。本研究計画の研究代表者を含む研究グループは、最近、真核生物MMRがクロマチン構造を排除する反応を伴いながら進行すること、この反応を今までMMRに関わることが分かっていなかった因子が促進することを報告した。本研究計画は、この新規MMR因子を用いてクロマチン上のMMRを試験管内再構成することで、真核生物MMRがクロマチン構造に対処しながら反応を進める機構を明らかにすることを目指す。
本年度は、ミスマッチ塩基対をもつDNAにヌクレオソームを巻かせた基質を試験管内再構成し、ミスマッチ近傍で起きるヌクレオソームリモデリング反応を検出することに成功した。この実験系により、ミスマッチ特異的にヌクレオソームリモデリングを引き起こすのに必要な最小限の因子が明らかになった。さらに、ミスマッチセンサータンパク質との直接の相互作用を介して、ヌクレオソームリモデリングを行う酵素がミスマッチ塩基対近傍にリクルートされることを明らかにした。これらの反応は、クロマチン上のMMRを行うための重要な初期反応ステップだと考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究計画の中核を成すと同時に最も技術的な困難が予想される部分である、ミスマッチ塩基対周辺のヌクレオソームリモデリング反応の試験管内再構成と、その反応過程の検出が本年度の研究により達成された。次年度からは、本年度に構築した実験系と各種変異体タンパク質を用いることで、各MMR因子がどのようにクロマチン構造に対処しているのか、より詳細な分子機構を解明できると期待できる。また、本年度の研究中に、複数のリモデリング活性の検出法を確立したことで、各因子が段階的に機能する分子機構までが見えてきた。これらの発見は、予想していた以上の興味深い機構の存在を示唆しており、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の計画により、ミスマッチ周辺でヌクレオソームリモデリングを行うために、ミスマッチセンサータンパク質と、リモデリング酵素の間に未知の機能的な相互作用があることが示唆された。次年度は、本年度に構築した試験管内再構成系に、ミスマッチセンサーとリモデリング酵素の変異体タンパク質を加えることで、ミスマッチ依存的なリモデリング反応を行うために必要な両因子の相互作用領域、機能を明らかにする。さらに、クロマチン化したミスマッチをもつDNAに、MMRに必要な因子全てを加えることでMMR反応全体を試験管内再構成し、ヌクレオソームリモデリング反応がMMR反応全体に果たす役割を明らかにする。
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