Studying modification-pattern-dependent structure and function of long chromatin array via reconstitution and single molecule observation

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細胞種に依存した遺伝子発現制御は多細胞生物の基本的な細胞機能の一つであるが、この協同的な発現制御に大規模なクロマチン構造の変化が関係していることが近年の技術の発展によって明らかになりつつある。細胞内でクロマチン構造とヒストンの化学修飾パターンの間に相関があることが見出されているが、修飾パターンと構造の因果関係についてはさらなる理解が求められている。このような状況のもと、ヒストン修飾パターンの違いがどのように構造の変化と関係するか、という問いに再構成的に答えるために、ヒストン修飾部分がパターンをもつ長いクロマチンをボトムアップ的に再構成する手法を開発している。具体的には、ヒストンタンパク質八量体にDNA鎖を巻きつけた後に結合することで、ヒストン修飾部分のパターンを12ヌクレオソーム（12mer）単位で制御した長い（96mer）クロマチン鎖を再構成する手法を考案した。このクロマチン鎖について、塩濃度やクロマチン構造を制御すると考えられているタンパク質の濃度変化による構造変化を一分子観察することを目指して実験を進めている。本年度は特に、クロマチン再構成・多色全反射顕微鏡を用いた一分子観察について再現性の向上を目指して条件検討を行い、さまざまなアセチル化修飾パターンをもつ再構成クロマチンの観察を行った。結果として、異なるアセチル化パターンを持ったクロマチンの異なる塩濃度条件での観察に成功した。また、再構成したクロマチンの原子間力顕微鏡を用いた一分子観察に成功した。さらに粗視化モデルの検討などを行い、論文化を目指して研究を進めている。加えて、画像解析に用いるために開発したロバストな粒子トラッキングソフトウェアLapTrackについて技術検証を行い、論文を執筆して投稿した。