Physics of transcription regulation by the assembly of transcriptional condensate and the transcription of enhancer sequence

通过转录凝聚物的组装和增强子序列的转录进行转录调控的物理学

基本信息

批准号：
21K03479
负责人：
山本哲也
金额：
$ 2万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

スーパーエンハンサは、エンハンサが高密度に集積したゲノム領域である。スーパーエンハンサは、転写凝集体に局在化することが最近の実験によって示されている。一方、分裂酵母のゲノムにタンデムにリピート配列をknock inすると、その配列がRNAi経路によってヘテロクロマチン化されることが最近の実験によって示されている。RNAi経路に必要なdicerは核膜表面に局在化することが示されているため、スーパーエンハンサが転写凝主体表面に局在化するように、同様な性質を持ったゲノム配列が集積すると、凝集体や核膜などの構造体の表面に吸着しやすいという性質があるようである。この性質は、高分子の表面吸着の問題と類似している。高分子の吸着性は、連結性のために、あるモノマーが表面に吸着すると、他のモノマーも表面付近に閉じ込められることによる。そこで、RNAi経路の反応速度方程式に高分子の連結性を組み込むことによって、RNAi経路によるヘテロクロマチン形成のモデルを構築した。その結果、リピートされる遺伝子の数だけでなく、遺伝子の長さ（正確には転写伸長時間）もヘテロクロマチン形成の重要なパラメータであり、転写伸長時間を長くすると、ある閾値で非吸着状態から吸着状態にジャンプ（一次相転移）することが示された。この結果は、ゲノムの核内構造体への安定的な吸着のためには、吸着性を持った配列がリピートしている必要があることを示唆している。来年度には、この研究で得た知見を転写凝集体に拡張し、転写凝集体による転写制御機構を明らかにするための理論を構築する。

超级增强子是一个基因组区域，其中增强子以高密度积累。最近的实验表明，超级角色本地化为转录骨料。另一方面，最近的实验表明，将重复序列敲打到裂变酵母基因组中会导致序列被RNAi途径异染色。由于已显示出RNAi途径所需的dicer途径可以定位于核膜表面，因此，当具有相似特性的基因组序列积累时，就像超级角色位于转录凝集剂表面一样，它们似乎很容易被吸附到诸如聚集物和核膜等结构的表面上。该特性类似于聚合物表面吸附的问题。聚合物的吸附是由于一个事实是，当一个单体吸附到表面时，由于连通性，其他单体也局限在表面附近。因此，我们通过将聚合物的连通性纳入RNAi途径的反应动力学方程中，通过RNAi途径构建了一个模型。结果，不仅重复基因的数量，而且基因的长度（或更确切地说，转录时间）是异染色质形成的重要参数，并且表明，如果延长了转录伸长时间，它会从某个非辅助状态跳到某个therheshold threshold transition（第一个阶段）。该结果表明，为了使基因组稳定地吸附到核结构上，必须重复吸附序列。明年，我们将将从这项研究获得的发现扩展到转录骨料中，并建立一个理论，以阐明转录骨料的转录控制机制。