核内反応におけるヒストンの機能解析を中心とした遺伝子発現制御機構の解明

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真核生物のDNAは、コアヒストン八量体と会合することで、ヌクレオソームを基本単位とする高次構造クロマチンを形成しており、遺伝情報制御においてクロマチン構造変換は必須である。このクロマチン構造変換が起こるために、ピストンの化学修飾が重要な機能を持つことが報告されている。しかしながら、化学修飾を複数含む領域を欠損しても出芽酵母は生存可能であること、化学修飾残基に点変異体はDNA介在反応阻害剤に対して非感受性であることが見出されている。ここから、本研究グループはピストン化学修飾の制御関係をグラフ理論を導入し、(1)化学修飾の制御関係は「1:1」ではなく、「1:多」や「多:1」の反応が集積した「多:多」であること、(2)「多:多」の複雑なネットワーク構造を形成しているために外部から加えられる変化に対して頑強性を示すこと、を明らかにした。遺伝子発現制御機構を解明するためには、重要な役割を担う化学修飾制御ネットワークの全容を明らかにすることが必要不可欠であるが、「多:多」の複雑ネットワークを明らかにするためには、膨大な数の変異体を作製して解析しなければならない。これまでの解析から、点変異では細胞の持つ頑強性のために表現型を得られない可能性があるため、化学修飾領域を欠損させる変異体から解析する戦略をとることにした。従来の研究では、N末テイル領域が明確に定義されてこなかったため、3次構造を元にDNAよりも外側に位置するアミノ酸をN末テイル領域と定義した。その領域内で、これまでに報告されている化学修飾、及び化学修飾されることが可能な残基を目安にした欠損体を複数種類作製した。それらの増殖能を調べたところ、H2A,H2B,H3はN末テイルを欠損させても生存には影響がない一方、H4では致死に至ることを明らかにした。これらは、1種類のピストンN末テイルでも欠損させたら致死に至る種類があることを示した初めての報告である。