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分裂期染色体の構造解析(クロマチンイメージング)に基づく核ゲノム機能の解明

基于有丝分裂染色体结构分析（染色质成像）阐明核基因组功能

基本信息

批准号：
17050026
负责人：
前島一博
金额：
$ 4.1万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

直径2nm、全長2mにも及ぶヒトゲノムDNAは、まずピストンに巻かれ、ヌクレオソームになり、さらに折り畳まれて直径約30nmのクロマチン繊維を形成するとされている。しかしながら、このクロマチン繊維がどのようにして、最終的に直径約0.7〓mの分裂期染色体を作るのかについては全くの謎であり、長年に渡って生物学者たちの興味を集めてきた。古くから提唱されているモデルでは、「30nmのクロマチン繊維が、100nm、200nmと、らせん状の階層構造を形成している」と予想されている。研究代表者らは染色体の構造理解を目的として研究を進め、主に電子顕微鏡をもちいて解析をおこなってきた。しかしながら本解析によって、染色体構造、とりわけ染色体軸が存在する中心部は予想以上に「複雑」であることが判明した。さらに、顕微鏡観察は試料中における観察範囲が限定され、内在する規則性構造の全体像を捉えることが非常に困難である。このため、研究代表者らはX線小角散乱解析(SAXS)をおこなうことにした。X線小角散乱は、計測したい非結晶試料にX線を照射し、その散乱パターンからその試料に内在する構造や規則性を知る手段である。したがって染色体中の規則性構造の検出に非常に適していると考えられる。研究代表者らはこれまでSPring-8の理研SAXSビームラインであるBL45XUを用いて、単離した染色体と細胞核のX線小角散乱の予備的な測定を繰り返し、染色体中に6nm,12nm,30nmの散乱のピークを検出している。これらはそれぞれ、コアヒストンの幅、ヌクレオソームの直径、30nm繊維に相当すると考えられる。現在まで、30nm散乱のピーク以上の大きな構造は検出されていない。このことは、古くから提唱されているモデルが必ずしも正しくない可能性を示唆している。さらに、散乱パターンを解析すると30nm以上の範囲では、クロマチン繊維がランダムに折り畳まれていることを示唆している。このことは共同研究としておこなっているクライオ電子顕微鏡をもちいた染色体観察とも一致している。

2 nm in diameter, 2m in length, and a small amount of DNA. The diameter of the DNA is about 30nm. The final diameter of the chromosome is about 0.7 m. The chromosome at the division stage is about 0.7 m. The whole mystery is about 0.7 m. The biologist has been interested in it for many years. In the past, it has been proposed that "30nm, 200 nm, and 200nm should be formed into hierarchical structures." The research represents the progress of chromosome structure understanding, and the main purpose of electron microscope analysis. The chromosome structure, chromosome axis and central part of the chromosome are analyzed and identified. It is very difficult to detect the whole image of the regular structure in the sample by microscope. X-ray small angle scatter analysis (SAXS) X-ray small angle scattering, measurement, non-crystalline samples, X-ray irradiation, scattering and other samples, the inherent structure and regularity of the means The regular structure of chromosomes is very suitable for detection. The representative of the research team reported that the SPring-8 SAXS was used in the preparation of X-ray small angle scattering of chromosomes and nuclei, and the scattering of chromosomes at 6nm,12nm and 30nm was detected. This is the case with the amplitude, diameter and 30nm dimension of the laser beam. Now, 30nm scattered light above the large structure is detected. The possibility of such an event is revealed. For example, if the wavelength of light is larger than 30nm, the wavelength of light is larger than 30nm. The study was conducted jointly with the electronic microscopes for chromosome observation.