ヘテロクロマチンを形成するヒストンメチル化酵素のin vitro解析

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真核生物のゲノムDNAは、ヌクレオソームを基本としたクロマチン構造として核内に収納されている。クロマチンは構成するヒストンのメチル化状態によって、ユークロマチンとヘテロクロマチンに分類される。ヘテロクロマチンは転写が不活発で、ユークロマチンと異なるDNA損傷修復機構が働くが、その詳細な機能は明らかではない。一方で、ヘテロクロマチンでは、転写と共役した機構でのDNA損傷修復が行われていることが示唆されている。そこで本研究では、ヘテロクロマチンの機能の一端を明らかにすべく、クロマチン上の転写と修復機構をin vitro再構成系によって解析することを目的とした。本年度は、DNA損傷修復機構の一つである転写共役修復に着目して解析した。損傷によって停止したRNAポリメラーゼII（RNAPII）-ヌクレオソーム複合体の立体構造を解析し、転写共役修復のメカニズムを明らかにすることを目指した。このため、異なる位置の損傷を含むヌクレオソームを再構成し、試験管内で転写反応を実施した。種々の条件検討の結果、クライオ電子顕微鏡解析により停止したRNAPII-ヌクレオソーム複合体の画像データを得た。そして、それらの立体構造を部分的に決定することに成功した。現在、多様なRNAPII-ヌクレオソーム複合体の構造を得るために、クライオ電子顕微鏡解析を継続中である。本研究により、ヘテロクロマチン上でのDNA損傷認識や、転写反応とゲノム維持機構との相互作用に関する新たな知見が得られ、ヘテロクロマチンの機能を理解する上で重要な情報が得られることが期待される。