ヘテロクロマチンを形成するヒストンメチル化酵素のin vitro解析

形成异染色质的组蛋白甲基转移酶的体外分析

基本信息

批准号：
21J11467
负责人：
大角健
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

真核生物のゲノムDNAは、ヌクレオソームを基本としたクロマチン構造として核内に収納されている。クロマチンは構成するヒストンのメチル化状態によって、ユークロマチンとヘテロクロマチンに分類される。ヘテロクロマチンは転写が不活発で、ユークロマチンと異なるDNA損傷修復機構が働くが、その詳細な機能は明らかではない。一方で、ヘテロクロマチンでは、転写と共役した機構でのDNA損傷修復が行われていることが示唆されている。そこで本研究では、ヘテロクロマチンの機能の一端を明らかにすべく、クロマチン上の転写と修復機構をin vitro再構成系によって解析することを目的とした。本年度は、DNA損傷修復機構の一つである転写共役修復に着目して解析した。損傷によって停止したRNAポリメラーゼII（RNAPII）-ヌクレオソーム複合体の立体構造を解析し、転写共役修復のメカニズムを明らかにすることを目指した。このため、異なる位置の損傷を含むヌクレオソームを再構成し、試験管内で転写反応を実施した。種々の条件検討の結果、クライオ電子顕微鏡解析により停止したRNAPII-ヌクレオソーム複合体の画像データを得た。そして、それらの立体構造を部分的に決定することに成功した。現在、多様なRNAPII-ヌクレオソーム複合体の構造を得るために、クライオ電子顕微鏡解析を継続中である。本研究により、ヘテロクロマチン上でのDNA損傷認識や、転写反応とゲノム維持機構との相互作用に関する新たな知見が得られ、ヘテロクロマチンの機能を理解する上で重要な情報が得られることが期待される。

真核生物的基因组 DNA 作为基于核小体的染色质结构储存在细胞核中。根据其组成组蛋白的甲基化状态，染色质分为常染色质和异染色质。异染色质在转录上不活跃，具有与常染色质不同的DNA损伤修复机制，但其详细功能尚不清楚。另一方面，有人提出异染色质通过转录偶联机制进行 DNA 损伤修复。因此，在本研究中，我们旨在利用体外重建系统分析染色质的转录和修复机制，以阐明异染色质的部分功能。今年，我们重点关注转录偶联修复，这是 DNA 损伤修复机制之一。我们的目的是分析因损伤而停止的RNA聚合酶II（RNAPII）-核小体复合物的三维结构，并阐明转录偶联修复的机制。为此，我们在不同位置重建了含有损伤的核小体，并在体外进行转录反应。通过检查各种条件，我们通过冷冻电子显微镜分析获得了被捕获的 RNAPII-核小体复合物的图像数据。他们成功地部分确定了它们的三维结构。目前，我们正在继续进行冷冻电镜分析以获得各种RNAPII-核小体复合物的结构。该研究有望为异染色质DNA损伤识别以及转录反应与基因组维持机制之间的相互作用提供新的认识，并为理解异染色质的功能提供重要信息。