| 研究課題/領域番号 |
26440012
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 染色体 / 分裂期 / コンデンシン / ヌクレオソーム / 再構成 / カエル卵抽出液 |
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| 研究実績の概要 |
分裂期における染色体構築メカニズムを理解することを目指し、生化学的実験手法を用いて解析を行った。今年度は、染色体構築に必要かつ十分な因子を決定し、わずか6種類の精製タンパク質を使って染色体を試験管内に再構成できるという成果を誌上発表した。この画期的な方法によって、染色体構築の背後で、ヌクレオソームの動的な構造変動、および、分裂期キナーゼによるタンパク質のリン酸化が、どのような役割を果たしているのかを詳細に理解できるようになった。また、従来から用いてきたカエル卵無細胞系を使った実験においては、通常とは異なりマウスの精子クロマチンを基質として用いる新しいプロトコルを確立した。この実験系では、ヒストンやコンデンシンなど卵由来のタンパク質をクロマチンに取り込ませ、試験管内で染色体を作ることができる。興味深いことに、ヒストンシャペロンであるAsf1を卵抽出液から除くと、ヒストンのクロマチンへの取り込みが完全に阻害された。このヒストンを含まないクロマチンは全体として凝縮度が低く不鮮明な形状を示すものの、その内部にはDAPIで強く染色される明瞭な軸が観察された。この特徴的な染色体様構造において、コンデンシンⅡはもっぱら軸に局在するのに対し、コンデンシンⅠは軸だけでなくその周囲のクロマチンループにも検出された。これらの結果から、コンデンシンⅡはヒストン非依存的に染色体軸の形成を促進するのに対し、コンデンシンⅠはヒストンと協調してクロマチンループの組織化に関与することが示唆される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請した当時の目論み通りではないものの、研究計画全体は概ね順調に進展している。とくに、最小限の精製タンパク質を用いて染色体の再構成に成功したことについては、誌上発表に際して解説記事が掲載されるなど、関連分野の研究者から高い評価を受けたと認識している。また、海外の学会での発表を通じて、将来の研究の進め方について様々な意見に触れられたことも有意義であった。新たに着手した実験においても、いくつかの興味深い研究成果も得られつつあるなど、非常に収穫の多い一年となった。一連の研究活動の中には、外部機関の研究者との試料のやり取り、実験技術や結果の共有などの共同研究も含まれ、クロマチン・染色体の研究分野全体の発展に微かながらも貢献できたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに引き続き、自らが開発した染色体再構成系、および、新たに改良を加えたカエル卵無細胞系を相互補完的に用いて、ヒストンを基盤としたクロマチンの動的構造が染色体構築を促進するメカニズムの解明を目指す。とくに次の３つの課題に焦点を絞って解析を行いたい。
（１）染色体再構成反応の最適化：精製タンパク質を使った染色体再構成系において、クロマチン周辺のイオン強度や分子混雑度が反応に与える影響を理解する。
（２）染色体構築におけるヒストンH2Aの機能の解明：染色体再構成系に様々なH2A変異体を添加した時の影響を解析し、H2Aのどの領域が適切な染色体構築に寄与するのかを理解する。
（３）ヌクレオソームとコンデンシンの機能的相互作用の解明：卵無細胞系においてAsf1とともに、コンデンシンⅠとⅡのいずれかを除去することにより、クロマチンループの組織化と染色体軸形成がどのように協調しているのかを理解する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度の研究計画は順調に進展したが、実験に必要な試薬や機器の多くを現有のものでまかなうことができた。また、本課題とは異なる課題で別種目の科研費（新学術領域、公募研究）の支給を受けることができた。以上の２つの理由から、申請当初想定していたほどの支出をせずに済んだ。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度（2016年度）には、原子間力顕微鏡や超解像光学顕微鏡を用いた解析を予定している。機器そのものの購入予定はなく、現有のものや共同研究者が所有しているものを使用するが、新たに試薬や消耗品が必要となるので、それらの購入に充てたい。また、本計画の最終年度でもあるので、国内外問わず学会に積極的に参加し、成果発表や情報交換を行うための旅費としても使用する予定である。
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