核内の粘弾的特性がNanogの転写調節領域の空間的ゆらぎを制御する

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胚性幹細胞(ES細胞)の未分化維持機構のなかで、Ground Stateと呼ばれる最も未分化性の高い特別な幹細胞状態を支える分子基盤の解明は、最重要課題の一つであり、転写因子Nanogが未分化性維持に中心的に機能すると示唆されていた(Silva et al.,2009)。転写因子は、標的遺伝子の転写調節領域に結合し転写開始を調節することにより、標的遺伝子の発現量を調節すると考えられている。この転写調節領域への結合動態は、クロマチンのグローバルな構造に依存し、緩い凝集状態であるユークロマチンでは、転写調節領域が露出し結合しやすく、固い凝集状態であるヘテロクロマチンでは転写調節領域が露出してないため、結合しにくいとされている。これまで、Nanogは未分化状態にあるマウスES細胞では、転写調節領域での滞留時間が短く、脱未分化が進むにつれ滞留時間が長くなる、という結果を得た。これは、転写調節領域の空間ゆらぎ(拡散性)も転写因子の発現調節機構に関与することを示唆している。これより、空間ゆらぎを変えうるものとして転写調節領域の粘弾的特性を捉える手法と解析法を確立することを目的としている。本年度は、先行研究によって得た1分子計測の結果を用いて粘弾的特性の変化を解析した。粘弾的特性の解析にはNanogに加え、転写調節領域の構造を緩める機能を持つパイオニアファクターと示唆されるOct4の1 分子計測の結果も用いた。MSDで表した拡散の大きさは、ラプラス領域における複素せん段弾性率を一般化ストークス-アインシュタイン関係で解釈することができ、貯蔵弾性率と損失弾性率として見積もることができる。Nanogの結合領域では脱未分化が進むにつれ流動性が減じるものの、Oct4のそれでは、同様の傾向がみられず、2つの転写因子の結合領域は異なった粘弾的特性を示す結果を得た。上記の結果は現在論文投稿中である。