Computational and experimental approaches for nucleosome processing by DNA translocase and histone chaperone

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転写、複製、DNA修復の過程で、DNA上を移動するモーターであるDNAトランスロケースは、同じくDNA上に存在している、DNAとヒストンタンパク質との複合体、ヌクレオソームに衝突する。DNAトランスロケースがDNAを通過するためにヌクレオソームを一時的に分解する必要がある一方で、ヌクレオソーム分子内に書き込まれた遺伝情報（エピゲノム）の保存のため、分解したヌクレオソームは再形成される必要がある。この一連の過程にはヒストンシャペロンというタンパク質が担うことが知られているが、ヌクレオソーム分解・形成の分子メカニズム、相反する2つの反応を両立させる要因は不明である。この2つの反応は細胞の恒常性や分化を制御する基盤であり、その分子メカニズムの解明は生物の発生や疾患への理解に欠かせないものである。昨年度はNap1というヒストンシャペロンをモデル分子として用いて、ヌクレオソーム分解の分子メカニズムに注目した。分解過程でNap1がヌクレオソーム中のヒストンにアクセスするためには、まずヒストンに巻き付いているDNAが部分的に剥がされる必要がある。申請者や他のグループの先行研究から、DNAトランスロケースがヌクレオソームと衝突したときにヒストンからDNAが部分的に剥がされることが示されていたため、申請者はこのDNAトランスロケースとヌクレオソームとの衝突がNap1のヒストンへのアクセスを可能にするという仮説を立てた。仮説の実証のため生化学実験によりDNAトランスロケース（T7RNAP）がヌクレオソームからDNAを部分的に剥がすような条件を用意して、このときにNap1がヌクレオソームの分解を誘導することを明らかにした。さらに粗視化分子動力学法により、DNAトランスロケースによりDNAが部分的に剥がされたヌクレオソームがNap1により分解される過程を観察した。