高次クロマチン形成の構造生物学的解析

本研究の目的は、リンカーヒストンタンパク質H1の高次クロマチン形成における機能を構造生物学的手法によって明らかにすることである。真核生物において、長大なゲノムDNAは核内のタンパク質群とクロマチンを形成し、核内に収納される。クロマチンは主にヒストンタンパク質(H1、H2A、H2B、H3、H4)とDNAからなり、各２分子のコアヒストン(H2A、H2B、H3、H4)によって形成されるヒストン８量体にDNAが巻き付いたヌクレオソームが基本単位となる。さらに、ヌクレオソーム間のリンカーDNAにリンカーヒストンH1が結合し、高次に折り畳まれたクロマチンを形成する。一方で、クロマチンはダイナミックに構造変換を起こすことが知られており、遺伝子発現の調節のみならず、DNAの複製、修復、組換えなど様々なDNA機能発現と密接に関与していることが示され、近年注目されている。このようなクロマチンのダイナミクスはリンカーヒストンが結合した高次のクロマチン構造形成によって成立すると考えられており、H1が結合したヌクレオソーム（クロマトソーム）の立体構造を明らかにすることは非常に重要である。そこで本研究では、クロマトソームのX線立体構造を明らかにするために、申請者らの生化学的解析によってクロマトソームの形成に適した長さにデザインしたDNAを用いて、ヌクレオソームの試験管内再構成を行った。再構成したヌクレオソームにリンカーヒストンシャペロンNap1を用いてH1を結合させ、クロマトソームの形成を行った。その後、分取用電気泳動装置プレップセルによってクロマトソームの高純度精製を行った。精製したクロマトソームを用いて、ハンギングドロップ蒸気拡散法によって結晶化を行った。その結果、クロマトソームの単結晶を得ることに成功した。

本研究の目的は、リンカーヒストンタンパク質H1の高次クロマチン形成における機能を構造生物学的手法によって明らかにすることである。真核生物において、長大なゲノムDNAは核内のタンパク質群とクロマチンを形成し、核内に収納される。クロマチンは主にヒストンタンパク質(H1、H2A、H2B、H3、H4)とDNAからなり、各２分子のコアヒストン(H2A、H2B、H3、H4)によって形成されるヒストン８量体にDNAが巻き付いたヌクレオソームが基本単位となる。さらに、ヌクレオソーム間のリンカーDNAにリンカーヒストンH1が結合し、高次に折り畳まれたクロマチンを形成する。一方で、クロマチンはダイナミックに構造変換を起こすことが知られており、遺伝子発現の調節のみならず、DNAの複製、修復、組換えなど様々なDNA機能発現と密接に関与していることが示され、近年注目されている。このようなクロマチンのダイナミクスはリンカーヒストンが結合した高次のクロマチン構造形成によって成立すると考えられており、H1が結合したヌクレオソーム（クロマトソーム）の立体構造を明らかにすることは非常に重要である。そこで本研究では、クロマトソームのX線立体構造を明らかにするために、申請者らの生化学的解析によってクロマトソームの形成に適した長さにデザインしたDNAを用いて、ヌクレオソームの試験管内再構成を行った。再構成したヌクレオソームにリンカーヒストンシャペロンNap1を用いてH1を結合させ、クロマトソームの形成を行った。その後、分取用電気泳動装置プレップセルによってクロマトソームの高純度精製を行った。精製したクロマトソームを用いて、ハンギングドロップ蒸気拡散法によって結晶化を行った。その結果、クロマトソームの単結晶を得ることに成功した。