Elucidation of the molecular mechanism of chromatin folding by single molecule experiments

本研究の目標は、DNAカーテン法と呼ばれる独自の１分子蛍光顕微鏡観察手法を駆使して、コンデンシンタンパク質がヌクレオソームを形成したDNAを凝集する様子を１分子レベルで観察することであった。まず、対照実験として、ヌクレオソームを形成していないDNAを凝集する様子を１分子レベルで観察した。結果として、コンデンシン１分子はATP加水分解エネルギーを利用してDNAを凝集させる活性を保持していることが明らかになった。次に、ヌクレオソームを形成したDNAを再構成するために、ヒストンタンパク質（H3、H4、H2A、H2B）を精製した。それらの精製されたヒストンタンパク質を用いて、λファージのゲノムDNA上に4、5個のヌクレオソームを再構成した。そのDNAを用いて、ヌクレオソームを形成したDNAをコンデンシンが凝集する様子を１分子レベルで観察した。結果として、コンデンシン１分子はATP加水分解エネルギーを利用してヌクレオソームを形成したDNAを凝集させることができることが明らかになった。また、凝集後にコンデンシンを解離させると、ヌクレオソームを形成したDNAが再び伸長した。この結果は、コンデンシンの凝集反応中にヌクレオソームが破壊されていないことを示唆している。また、コンデンシンがDNAに沿って1方向的に歩進するタンパク質であることを考えると、コンデンシンがヌクレオソームをバイパスしていることを示唆している。以上の結果から、コンデンシン１分子はATP加水分解エネルギーを利用して、DNAを凝集させることができ、ヌクレオソームを形成したDNA上でも、ヌクレオソームをバイパスしながら同様にDNAを凝集させることができることがわかった。

本研究の目標は、DNAカーテン法と呼ばれる独自の１分子蛍光顕微鏡観察手法を駆使して、コンデンシンタンパク質がヌクレオソームを形成したDNAを凝集する様子を１分子レベルで観察することであった。まず、対照実験として、ヌクレオソームを形成していないDNAを凝集する様子を１分子レベルで観察した。結果として、コンデンシン１分子はATP加水分解エネルギーを利用してDNAを凝集させる活性を保持していることが明らかになった。次に、ヌクレオソームを形成したDNAを再構成するために、ヒストンタンパク質（H3、H4、H2A、H2B）を精製した。それらの精製されたヒストンタンパク質を用いて、λファージのゲノムDNA上に4、5個のヌクレオソームを再構成した。そのDNAを用いて、ヌクレオソームを形成したDNAをコンデンシンが凝集する様子を１分子レベルで観察した。結果として、コンデンシン１分子はATP加水分解エネルギーを利用してヌクレオソームを形成したDNAを凝集させることができることが明らかになった。また、凝集後にコンデンシンを解離させると、ヌクレオソームを形成したDNAが再び伸長した。この結果は、コンデンシンの凝集反応中にヌクレオソームが破壊されていないことを示唆している。また、コンデンシンがDNAに沿って1方向的に歩進するタンパク質であることを考えると、コンデンシンがヌクレオソームをバイパスしていることを示唆している。以上の結果から、コンデンシン１分子はATP加水分解エネルギーを利用して、DNAを凝集させることができ、ヌクレオソームを形成したDNA上でも、ヌクレオソームをバイパスしながら同様にDNAを凝集させることができることがわかった。