Chemical synthesis and fuctional analysis of lipidated histone

ヒストンのN-末端領域ではメチル化等、数多くの翻訳後修飾が起こり、それらが可逆的にダイナミックに変化して遺伝子発現が制御される。最近、ヒストンの一つであるヒストンH4に脂肪酸が付加される(脂質修飾)という意外な報告がなされた。DNAと結合する極性の高いヒストン疎水性の高い脂肪酸が付くとどうなるのか？ヒストン脂質化の発見は、核膜脂質との相互作用によってヌクレオソームの局在を変化させるという新規な遺伝子制御機構の存在を予測させる。本研究では、現在特定されているヒストンH4の脂質化部位を足がかりとして、タグ化脂質を利用したヒストンの脂質化部位の同定、化学的な脂質化ヒストンの大量合成、そして脂質化ヒストンを含むヌクレオソームの構造解析と細胞内での機能解析という3ステップの研究により、ヒストンの脂質化による遺伝子調節という新しいエピゲノムを提案する目的で行っている。本年は、化学合成した脂質化H4を用いて、国際共同研究によりヌクレオソームを形成することを試みた。その結果、脂質化H4によりヌクレオソームの形成が非常に起こりにくくなること、その一方でクライオ電子顕微鏡解析により、脂質化ヌクレオソームの構造自体は脂質を持たないヌクレオソームとほとんど同じであることがわかった。より詳細に解析を進めるべく、ヌクレオソームの形成に必要なヒストン4種の大量発現を行うとともに、発現したH4に対して脂質類似体を結合させることにより、効率よく脂質化H4のミミックを得る手法を確立した。

ヒストンのN-末端領域ではメチル化等、数多くの翻訳後修飾が起こり、それらが可逆的にダイナミックに変化して遺伝子発現が制御される。最近、ヒストンの一つであるヒストンH4に脂肪酸が付加される(脂質修飾)という意外な報告がなされた。DNAと結合する極性の高いヒストン疎水性の高い脂肪酸が付くとどうなるのか？ヒストン脂質化の発見は、核膜脂質との相互作用によってヌクレオソームの局在を変化させるという新規な遺伝子制御機構の存在を予測させる。本研究では、現在特定されているヒストンH4の脂質化部位を足がかりとして、タグ化脂質を利用したヒストンの脂質化部位の同定、化学的な脂質化ヒストンの大量合成、そして脂質化ヒストンを含むヌクレオソームの構造解析と細胞内での機能解析という3ステップの研究により、ヒストンの脂質化による遺伝子調節という新しいエピゲノムを提案する目的で行っている。本年は、化学合成した脂質化H4を用いて、国際共同研究によりヌクレオソームを形成することを試みた。その結果、脂質化H4によりヌクレオソームの形成が非常に起こりにくくなること、その一方でクライオ電子顕微鏡解析により、脂質化ヌクレオソームの構造自体は脂質を持たないヌクレオソームとほとんど同じであることがわかった。より詳細に解析を進めるべく、ヌクレオソームの形成に必要なヒストン4種の大量発現を行うとともに、発現したH4に対して脂質類似体を結合させることにより、効率よく脂質化H4のミミックを得る手法を確立した。