人工触媒システムを用いたヒストンのアセチル化修飾による新規治療概念の創出

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染色体を構成する主要なタンパク質であるヒストンのリジン残基のアセチル化レベルの低下は、様々な疾患との関連が示唆されている。我々は、内在性酵素に依存せずにヒストンアセチル化を促進できる化学触媒システムを開発できれば、新たな疾患治療概念になると考えた。本年度はすでに開発していた触媒分子と、新たに開発したアセチルドナー、PAc-glyを用いて、触媒システムによるヒストンアセチル化が染色体機能に与える影響を調べた。評価系には、カエル卵抽出液由来の無細胞系を用いることにした。カエル卵抽出液由来の無細胞系は、アフリカツメガエルの精子クロマチン(Xenopus laevis sperm chromatin、XSC)を卵抽出液に加えることで、試験管内でDNA複製に伴う染色体上のイベントを再現することが可能である。XSCを基質として、触媒分子とPAc-glyを用いてアセチル化した後、そのアセチル化収率をLC-MS/MSを用いて算出した。内在性のアセチル化が10%程度であったのに対し、化学触媒システムによるアセチル化は時間依存的に増加し、最大で80～90%の収率でアセチル化された。アセチル化を行ったXSC (Ac-XSC)をカエル卵抽出液に加え、ヒストンのアセチル化がDNAの複製効率に与える影響を調査した。未処理のXSCに由来するクロマチンと比較して、Ac-XSCに由来するクロマチンではDNAの複製効率が顕著に低下した。また、本化学触媒システムによるXSCの処理時間を変化させ、異なるアセチル化収率のXSCを用いてDNA複製効率を調べたところ、アセチル化収率が高くなるほどDNA複製効率が下がっていく相関が観察された。今後、リジンのアセチル化によってDNA複製が阻害されるメカニズムについて詳細な解析を行うことで、ヒストンアセチル化の細胞周期における役割について、新たな知見を得られる可能性がある。