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DNA/ヒストン液-液相分離による遺伝子転写制御機構の解明

DNA/组蛋白液-液相分离阐明基因转录控制机制

基本信息

批准号：
20J12411
负责人：
三村真大
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生体高分子が引き起こす液-液相分離現象（以下、相分離）は、細胞内で特定の分子を区画化する“膜のないオルガネラ”の形成メカニズムとして注目を集めている。DNAは、ヒストンタンパク質と相分離を引き起こすことで遺伝子転写の制御に寄与する可能性が示唆されており、相分離を介した生体反応制御において重要な分子だと考えられる。本研究では、DNAとヒストンタンパク質の相分離機構の解明を目的としており、昨年度はDNAの四重鎖構造へのフォールディングがヒストンH1との相分離の制御に重要な役割を果たしていることを見出した。本年度は、更なる詳細な分子機構の解明を行うために、DNAの化学構造とヒストンの翻訳後修飾の相分離現象への影響をそれぞれ調査した。DNAの核酸塩基、デオキシリボース、リン酸基を部分的に欠くDNAオリゴマーをヒストンH1と多様な条件で混合し、顕微鏡観察をベースとした相図を作成した。その結果、カチオン性のヒストンH1とアニオン性のDNAのリン酸基との静電相互作用だけでなく、核酸塩基が関わるπ電子相互作用やデオキシリボースが関わるファンデルワールス相互作用もまた相分離を促進していることがわかった。ヒストンH3テールの配列を模したペプチドをDNAと混合すると相分離が誘起された。一方、ペプチドに含まれるリジン残基がアセチル化されると相分離が阻害され、その阻害効果はアセチル化部位に依存していることが判明した。具体的には、ペプチドの末端に近い部位のアセチル化ほど、相分離を強く阻害することがわかった。本研究から、カチオン性のタンパク質とDNAの相分離は、荷電性部位間の相互作用だけでなく、電荷を持たない部位や化学修飾のわずかな違いに依存した相互作用によって制御を受けることが実験的に明らかになった。生体高分子の相分離機構の理解は、生命現象やバイオテクノロジーの発展に寄与するだろう。

Polymer が lead き raw bodies こす liquid - liquid phase separation phenomenon (" は, phase separation), を area of での specific molecules in a cell change する "membrane のないオルガネラ" の form メカニズムとして attention を set めている. DNA は, ヒストンタンパク qualitative と phase separation を lead き up こすことで heritage 伝 son planning write の suppression に send すがる possibility in stopping されており, phase separation を interface した raw body against 応 suppression において important molecular だなと exam えられる. This study では, DNA とヒストンタンパク qualitative の separate agencies の interpret を purpose としており fourfold lock structure, yesterday's annual は DNA のへのフォールディングがヒストン H1 との phase separation の suppression に important な "を cut fruit たしていることを shows した. は this year, more なる detailed な molecular institutions の interpret を line うために chemical structure, DNA のとヒストンの modification after turn 訳の phase separation phenomenon への influence をそれぞれ survey した. DNA の nucleic acid salt, デオキシリボース, リン acid base part をに owe く DNA オリゴマーをヒストン H1 と others more で mixed しな conditions, 顕 micromirror 観 examine をベースとした phase 図を made した. その results, カチオン sex のヒストン H1 とアニオン sex の DNA のリン acid radical との electrostatic interaction だけでなく, nucleic acid salt base が masato わる PI electron interaction やデオキシリボースが masato わるファンデルワールス interaction もまた phase separation を promote していることがわかった. Youdaoplaceholder0 <s:1> H3テテテすると <s:1> <s:1> coordinate を model たペプチドをたペプチドをDNAと mix すると phase separation が induce された. Side, ペプチドに containing まれるリジン residues がアセチル change されると phase separation が resistance against され, その resistance against unseen fruit はアセチル change parts に dependent していることが.at した. Specific には, ペプチドの end にい portion のアセチル change ほど, phase separation をく strong resistance against することがわかった. This study から, カチオン sex のタンパク qualitative との DNA separation はの interaction between, electrical parts だけでなく, charge をたない parts や chemically modified のわずかな violations いに dependent した interaction によって suppression を by けることが be 験に Ming らかになった. Understanding of the biological polymer <s:1> phase separation mechanism <e:1>, テ, life phenomena やバ, テ, テ, ノロジ, <s:1> development に, sent to するだろう.