DECODEシステムの基礎基盤となる核内クロマチン構造の解析

分析核染色质结构，这是 DECODE 系统的基础

• 批准号: 20052030
• 负责人: 前島 一博
• 金额: $ 4.35万
• 依托单位: National Institute of Genetics (2009)The Institute of Physical and Chemical Research (2008)
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20052030/
• 关键词: 核酸; ゲノム; 生体分子; 細胞核; ヒトゲノム; クロマチン

直径2nm、全長2mにも及ぶヒトゲノムDNAは、まず、塩基性蛋白質ヒストンに巻かれ、ヌクレオソームになり、さらに折り畳まれて直径約30nmのクロマチン線維を形成するとされている。しかしながら、このクロマチン線維がどのようにして、最終的に直径約0.7μmの分裂期染色体や、直径10μmの細胞核の中に折り畳まれているのか?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のクロマチン線維が、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。間期の核内の太いファイバーはクロモネマファイバーと呼ばれている。私たちは、「生きた状態」に近い細胞観察ができるクライオ電子顕微鏡や、溶液中の非結晶物体の構造解析が可能なX線散乱解析などの物理化学的測定をおこなってきた(Maeshima et al.,Current Opinion in Cell Biology, in press)。現在までの知見ではヌクレオソームに相当する11nm散乱のピーク以上の大きな構造は検出されていない。つまり、ヌクレオソーム線維の不規則な折り畳みによって成り立っていると考えている。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。次に、生きた細胞の核内部の環境を蛍光相関分光法(FCS)を利用して調べた。FCSは細胞内の微小な観察領域(confocal volume)の蛍光分子の動きを、蛍光強度のゆらぎによって検出する方法である。これにより、細胞核内部の蛍光分子の拡散定数を測定し、内部環境を間接的に知ることが可能である。現在得られている拡散係数は約20um^2/sであった。驚いたことに、この値は細胞質、分裂期染色体とあまり変わらなかった。これらの結果から、私たちは、核や染色体内部は、ヌクレオソーム線維が不規則に折り畳まれている動的な環境ではないかと、考えている。

2 nm in diameter, total length of 2 m に も and ぶ ヒ ト ゲ ノ ム DNA は, ま ず, salt basic protein ヒ ス ト ン に 巻 か れ, ヌ ク レ オ ソ ー ム に な り, さ ら に fold り 畳 ま れ て about 30 nm in diameter の ク ロ マ チ ン form す d を る と さ れ て い る. し か し な が ら, こ の ク ロ マ チ ン line d が ど の よ う に し て, eventually に diameter is about 0.7 microns の divide chromosome や, 10 microns in diameter の nucleus の に fold り 畳 ま れ て い る の か? に つ い て は full く の mystery で あ り crossing, the elder に っ て biologists た ち の tumblers を set め て き た. Ancient く か ら mention sing さ れ て い る モ デ ル で は, "30 nm の ク ロ マ チ ン line d が, 100 nm, 200 nm と, ら せ ん を の class structure form し て い る" と to think さ れ て い る. The interval within the nucleus is <s:1> too ファ ファ バ バ <s:1> <s:1> <s:1> ロモネ ロモネ ロモネ ロモネ ファ バ と と と ばれて ばれて る. Private た ち は, "raw き た status" に い cells 観 examine が で き る ク ラ イ オ electronic 顕 micromirror や の の non-crystalline object in the structural analysis, solution が may な X-ray analytical な scattered ど の determination of physical and chemical を お こ な っ て き た (Maeshima et al., Current Opinion in the Cell Biology, in press. Now ま で の knowledge で は ヌ ク レ オ ソ ー ム に quite す る 11 nm scattered の ピ ー ク above の big き な tectonic は 検 out さ れ て い な い. つ ま り, ヌ ク レ オ ソ ー ム irregular line d の な fold り 畳 み に よ っ て made into り っ て い る と exam え て い る. こ の こ と は, ancient く か ら mention sing さ れ て い る モ デ ル が will ず し も is し く な を い possibility in stopping し て い る. The を蛍 photophase correlation spectroscopy (FCS) method for the internal <s:1> environment of the <s:1> nucleus of secondary に and biological <s:1> た た cells utilizes を て て modulation べた. FCS は intracellular の tiny な 観 was made in the field (confocal volume) の 蛍 の light molecules move き を, 蛍 light intensity の ゆ ら ぎ に よ っ て 検 out す る method で あ る. こ れ に よ り, nucleus internal の 蛍 molecular の light company, scattered destiny を determination, internal environment を indirect に し る こ と が may で あ る. Now we have a られて る拡 る拡 dispersion coefficient られて approximately 20um^2/sであった. Startling: た た とに とに, <s:1> values of た cytoplasm, とあま とに changes of chromosomes during the mitotic phase わらな わらな った. こ れ ら の results か ら, private た ち は, nuclear や は of a chromosome, ヌ ク レ オ ソ ー ム irregular line d が に fold り 畳 ま れ て い る move な environment で は な い か と, え て い る.

项目成果

Ion irradiation in liguid of μm3 region for cell sugery.

用于细胞手术的 μm3 区域液体中的离子照射。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Applied Physics Letters 92
• 作者: Iwai;Y.
• 通讯作者: Y.

コヒーレントX線回折によるヒト染色体構造の3次元観察

使用相干 X 射线衍射对人类染色体结构进行 3D 观察

• 发表时间: 2009
• 期刊: 生物物理 49
• 作者: 日原さえ;ら;前島一博
• 通讯作者: 前島一博

Chromatin structure: does the 30-nm fibre exist in vivo?

• DOI: 10.1016/j.ceb.2010.03.001
• 发表时间: 2010-06-01
• 期刊: CURRENT OPINION IN CELL BIOLOGY
• 影响因子: 7.5
• 作者: Maeshima, Kazuhiro;Hihara, Saera;Eltsov, Mikhail
• 通讯作者: Eltsov, Mikhail

The chromosomal association of condensin II is regulated by a non-catalytic action of PP2A

凝缩蛋白 II 的染色体缔合受 PP2A 的非催化作用调节

• 发表时间: 2009
• 期刊: Nat. Struct Mol. Biol.
• 作者: Takemoto;A.;K. Maeshima;T. Ikehara;K. Yamaguchi;A. Murayama;S. Imamura;N. Imamoto;S. Yokoyama;T. Hirano;Y. Watanabe;F. Hanaoka;J. Yanagisawa;and K. Kimura
• 通讯作者: and K. Kimura

X-ray imaging of human genome

人类基因组的 X 射线成像

• 发表时间: 2010
• 作者: Iwai;Y.;前島一博
• 通讯作者: 前島一博