連結ヒストン点変異体を用いたクロマチン制御機構の解明

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ピストンH2BはカノニカルなピストンH2A、またはヒストンバリアントHtz1(H2A.Z)と二量体を形成してヌクレオソームを構成しているため、H2Bの機能がどちらのピストンと結合している場合に発揮されているのかは判別できなかった。そこで本研究では、出芽酵母を用いてH2BとH2A、H2BとHtzlをそれぞれ連結したピストンを発現する株を作製した。これらの連結ピストンのH2B領域に選択的に変異を導入することで、H2Bの各ヌクレオソームにおける機能を解析することが可能になった。H2B-K123はモノユビキチン化されることが知られているが、H2A/H2Bのユビキチン化と、Htzl/H2BにおけるH2B-K123のユビキチン化のどちらが細胞にとって重要な機能を有するのかを、薬剤感受性試験により解析した結果、H2A/H2B二量体におけるH2B-K123モノユビキチン化が核内反応の制御に重要であることが明らかとなった。またH2B-D71はヌクレオソーム内部に位置し、H2A/H2B二量体、Htzl/H2B二量体がH4と結合する上で重要と予想される残基である。驚くことに、この残基はHtzl/H2B二量体がヌクレオソームを形成するために必要であり、主要なH2A/H2B二量体においては、それほど重要でないことが明らかとなった。次に高等生物におけるピストンの機能解析を行った。高等生物では主要なピストンの遺伝子は多コピー存在するため、出芽酵母と同様な手法によるピストン点変異体の解析を行うことは困難であった。そこでFALCを適用することで、ヒストンバリアントと結合したH2Bについて点変異を導入した解析を行うことが可能になると考えられた。DT40細胞H2A.Z条件破壊株を用い、H2B-H2A.Z連結ピストンを発現する細胞株の樹立を試みた。H2A.Z欠損により細胞は致死性を示すが、H2B-H2A.Z連結ピストンを発現させることで細胞の致死性は解除された。また出芽酵母H2B-D71に相当するH2B-D68にアラニン変異を導入した点変異体では、致死性を相補することができなかった。この結果はH2B-D68が、高等生物においてもH2A.Zのヌクレオソーム形成に重要な役割を持つことを初めて示唆したものである。