がん遺伝子DEKによるクロマチン構造への影響とその制御法の解明

阐明癌基因DEK对染色质结构的影响及其调控方法

• 批准号: 22KJ0871
• 负责人: 越後谷 健太
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0871/
• 关键词: がん; クロマチン; ヌクレオソーム; クライオ電子顕微鏡; 構造解析

真核生物のゲノムDNAはクロマチン構造を形成し核内に収納されている。がん遺伝子タンパク質DEKはクロマチン結合因子でありさまざまな核内プロセスに関与しているが、どのようなメカニズムでクロマチンに結合し機能しているかは不明である。本研究では、クロマチンとDEKの複合体についてクライオ電子顕微鏡を用いて高分解能の構造解析を行い、DEKによるクロマチン結合のメカニズムを原子分解能で解明する。さらに、得られた構造をもとに生化学的解析を行い、DEKの結合がクロマチン構造に与える影響を解明する。本年度はクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析を行った。この解析結果として、クロマチンの構成単位であるヌクレオソームとDEKの複合体の立体構造を高分解能で決定することに成功した。得られた立体構造から、ヌクレオソームのリンカーDNAと呼ばれるDNA部分にDEKが結合することと、DEKの結合によってヌクレオソームのリンカーDNAが特殊な配向を取ることを発見した。さらに、DEKのヌクレオソーム結合に重要だと思われるアミノ酸残基の候補を同定した。次年度はこれらのアミノ酸を変異させたDEKとヌクレオソームの結合試験を行う。また、本研究ではDEKの結合による高次クロマチン構造への影響を解析するために、高次クロマチンサンプルとDEKの複合体について構造生物学的解析を行う。本年度はヌクレオソームが多数連なったサンプルであるポリヌクレオソームの再構成を行なった。次年度はこのポリヌクレオソームとDEKの複合体を精製し、クライオ電子顕微鏡を用いた構造解析を行う計画である。

真核基因组DNA形成染色质结构，并饲养在细胞核中。癌基因蛋白DEK是一种染色质结合因子，并且参与了多种核过程，但目前尚不清楚它如何与染色质结合和功能。在这项研究中，使用冷冻电子显微镜对染色质和DEK复合物进行高分辨率结构分析，并用DEK通过原子分辨率阐明了DEK染色质结合的机理。此外，根据获得的结构进行生化分析，以阐明DEK结合对染色质结构的影响。今年，使用冷冻电子显微镜进行结构分析。由于这项分析，我们成功地确定了核素和DEK复合物的三维结构，这些结构是染色质的结构单位，具有高分辨率。从由此产生的三维结构中，发现DEK与核小体的DNA部分结合，称为接头DNA，并且DEK与核小体的接头DNA结合，具有特殊的方向。此外，还鉴定了似乎对DEK核小体结合很重要的候选氨基酸残基。明年，我们将在这些氨基酸突变的DEK和核小体之间进行结合测试。此外，在这项研究中，对高阶染色质样品的复合物和DEK进行了结构生物学分析，以分析DEK结合对高阶染色质结构的影响。今年重建了包含许多核小体的样品的多核小体。明年，将纯化该多核体和DEK之间的复合物，并使用冷冻电子显微镜进行结构分析。