転写伸長反応におけるクロマチン構造解析と転写制御機構の解明

转录延伸反应中染色质结构分析和转录控制机制的阐明

基本信息

批准号：
16J09361
负责人：
田口裕之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は転写中の特殊なクロマチン構造を解析し、転写機構を明らかにすることを目的としている。転写、複製、修復をはじめとしたDNA代謝反応は生命の維持に欠かせない。DNA代謝反応の破綻や不具合はガンや奇形、遺伝病を引き起こす。そのため、ガンや奇形、遺伝病の発生メカニズムを明らかにするためにはDNA代謝反応の詳細な機構解明が求められる。DNA代謝反応に応じてクロマチンは特殊な構造へ変換されることから、DNA代謝反応機構の解明には、それに応じた特殊なクロマチン構造の知見も欠かせない。そこで、本研究は転写伸長反応中のクロマチンに存在するヘキサソーム及び新規ヒストンバリアントH3.6を含むヌクレオソームの機能解析を行った。まず、ヘキサソームの立体構造をX線結晶構造解析で明らかにするため、ヘキサソーム結晶の条件検討を行い、X線回折実験でその品質を評価した。X線回折実験は大型放射光施設Spring-8、高エネルギー加速器研究機構Photon Factoryにて行った。その結果、６Å程度の反射を得る良質なヘキサソーム結晶の作製条件を特定した。ヘキサソームの構造解析と並行して転写伸長反応中のクロマチンに取り込まれることが考えられている新たなヒストンバリアントH3.6の機能解析を行った。まず、H3.6を含むヌクレオソームを再構成し、生化学的解析を行った。その結果、H3.6はヌクレオソーム中に取り込まれることでH3.6ヌクレオソームを含むクロマチンを転写しやすい性質に変化させることが示唆された。さらにH3.6を含むヌクレオソームの立体構造をX線結晶構造解析によりH3.6の性質を担保する責任残基を同定し、そのメカニズムを明らかにした。本知見は国際学術誌Biochemistry誌に掲載された。

这项研究旨在分析转录过程中特殊的染色质结构并阐明转录机制。 DNA代谢反应（包括转录，复制和修复）对于维持生命至关重要。 DNA代谢反应中的分解和故障会导致癌症，畸形和遗传疾病。因此，为了阐明癌症，畸形和遗传疾病的机制，有必要阐明DNA代谢的机制。染色质被转化为响应DNA代谢的特殊结构，因此根据DNA代谢反应对特异性染色质结构的发现对于阐明DNA代谢反应的机制至关重要。因此，这项研究对在染色质中存在的己糖体进行了功能分析。首先，为了通过X射线晶体结构分析来阐明六边形的三维结构，检查了六症组晶体的条件，并使用X射线衍射实验评估了十六体晶体的质量。 X射线衍射实验是在大型同步加速器辐射设施Spring-8和Photon Factory（高能加速器研究所）进行的。结果，确定了产生高质量的六障晶体的条件，这些晶体的反射约为6Å。与六症组的结构分析同时，我们对新组蛋白变体H3.6进行了功能分析，该变体H3.6被认为在转录伸长反应过程中被掺入染色质中。首先，重组了含有H3.6的核小体并进行了生化分析。结果表明H3.6被掺入核小体中，因此将含有H3.6核小体的染色质变为更可能具有转录的性质。此外，通过对含有H3.6的核小体的3D结构的X射线晶体学分析来鉴定保证了H3.6特性的负责任残基，并阐明了其机理。这一发现发表在国际学术杂志生物化学中。

项目成果

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Crystal Structure and Characterization of Novel Human Histone H3 Variants, H3.6, H3.7, and H3.8

新型人类组蛋白 H3 变体、H3.6、H3.7 和 H3.8 的晶体结构和表征

DOI：
10.1021/acs.biochem.6b01098
发表时间：
2017
期刊：
Biochemistry
影响因子：
2.9
作者：
Taguchi H;Xie Y;Horikoshi N;Maehara K;Harada A;Nogami J;Sato K;Arimura Y;Osakabe A;Kujirai T;Iwasaki T;Semba Y;Tachibana T;Kimura H;Ohkawa Y;Kurumizaka H.
通讯作者：
Kurumizaka H.

ヒトヒストンバリアントH3.6を含むヌクレオソームは特殊なクロマチン構造を形成する

含有人组蛋白变体 H3.6 的核小体形成特殊的染色质结构

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Atsushi Masumori;Norihiro Maruyama1 Takeshi Mita;Douglas Bakkum;Hirokazu Takahashi;Takashi Ikegami;田口裕之・堀越直樹・佐藤浩一・謝炎・鯨井智也・太田充・前原一満・原田哲仁・木村宏・大川恭行・胡桃坂仁志
通讯作者：
田口裕之・堀越直樹・佐藤浩一・謝炎・鯨井智也・太田充・前原一満・原田哲仁・木村宏・大川恭行・胡桃坂仁志

Identification of the amino acid residues responsible for stable nucleosome formation by histone H3.Y.

通过组蛋白 H3.Y 鉴定负责稳定核小体形成的氨基酸残基。