2023 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of dynamic interactions between histone tails and DNA in chromatosome.

Publicly Offered Research

Project Area	Genome modality: understanding physical properties of the genome
Project/Area Number	23H04289
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	古川亜矢子京都大学, 農学研究科, 准教授 (90453050)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2025-03-31
Keywords	リンカーヒストンH1 / 溶液NMR / 天然変性領域
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、ヘテロクロマチン中のヌクレオソームであるリンカーヒストンH1が結合した状態で、翻訳後修飾によるヒストンH3とDNA間の動的な相互作用変化を解析し、クロマチンの構造変換機構におけるDNAを介したヒストンテイルの動的な相互作用の重要性を解明することを目的としている。リンカーヒストンH1の結合によって、ヌクレオソーム中のヒストンH3のN末テイルの動的構造が変化することを明らかにしていたので、リンカーヒストンH1の天然変性領域側の変化を明らかにするために研究を進めた。リンカーヒストンH1もN末テイルに約30残基とC末テイルに約110残基の塩基性残基を多く含む天然変性領域が存在するため、まずはH1のみのNMRの解析を行う必要があった。そのため、全長および3種類の天然変性領域欠失変異体の試料調製を行い、NMRスペクトルを取得した。続いて、リンカーDNAを模倣した30塩基対の2本鎖DNA のみをH1に添加し、いくつかのシグナルで化学シフト変化を確認した。さらに、ヌクレオソーム中では、ヒストンH3のN末テイルとDNAを取り合っていると考えられるため、H3N末テイルペプチドの存在下でDNAをH1に添加すると、DNAのみのときとは、異なるシグナル変化が観測された。さらに、H1のリン酸化の試料調製方法も検討し、ゲルシフト法によってあるリン酸化によってH1と2本鎖DNAとの結合能が減少することも分かった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason リンカーヒストンH1の帰属の困難さなどから、ヌクレオソームの調製に手が回らず時間を要しているため、計画よりやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	ヒストンH1が結合したヌクレオソーム(クロマトソーム)中のヒストンH3の N末テイルやリンカーヒストンH1の天然変性領域とDNAとの動的な相互作用を溶液NMR法により原子レベルで解析する。そのため、今年度は、ヒストンH3のみを安定同位体標識した193bpのヌクレオソームを調製し、昨年度調製した様々な⻑さのリンカーヒストンH1を添加することによって、シグナルの変化を観測する。昨年度のNMRの解析結果を使用しながら、ヌクレオソームにおけるH1の天然変性領域の動的構造を明らかにする。さらに、ヘテロクロマチンの解除にもつながるH1のリン酸化によってもどのように変化するかを明らかにする。