脊椎動物の染色体凝縮を担うコンデンシンの構造基盤と動的挙動の解明

阐明在脊椎动物染色体凝缩中发挥作用的凝缩蛋白的结构基础和动态行为

基本信息

批准号：
20H03197
负责人：
原幸大
金额：
$ 11.23万
依托单位：
University of Shizuoka
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03197/
关键词：
X線結晶構造解析染色体凝縮コンデンシン

项目摘要

本研究では、脊椎動物の染色体凝縮を担うコンデンシンのnon-SMCサブユニットの結晶構造を高分解能で決定すると共に、ヌクレオソームやSMCサブユニットとの複合体を再構成し、SAXS、クライオEMにより動的挙動を解析することを目標とする。また、染色体の再構成系を用いた構造機能相関解析を通して、菌類のモデルでは説明できない脊椎動物特有の染色体凝縮の作用機序を原子レベルで明らかにすることにある。染色体凝縮の機能不全はがんや小頭症を引き起こすことから、その分子メカニズムを理解することで抗がん剤創薬が期待できる。本年度は、コンデンシンIIのnon-SMCサブユニットであるCAP-G2-H2とDNAとの相互作用解析を行い、DNA結合部位の同定と共結晶化に向けて最適な二本鎖DNAの長さを決定した。また、AlphaFold2による構造予測からCAP-Gには複数の長大なループ領域が存在することが示唆される。これらの領域を様々に欠損させた発現系を構築し、その一部については組換えタンパク質の調製に成功した。次年度以降、これらの新たな組換えタンパク質とDNAの共結晶化条件の探索を進める。コンデンシンIのnon-SMCサブユニットに関しては、構造解析に既に成功しているCAP-G-Hの構造を再検証し、熱力学的に不安定な領域を同定、欠損させた変異体を設計し、組換えタンパク質の調製に成功した。CAP-G-HについてもDNAとの共結晶化条件を探索していく。コンデンシンI・IIの残りのnon-SMCサブユニットについても生物種の検討も含め引き続き組換えタンパク質の調製方法を再検討する。

在这项研究中，我们以高分辨率确定了凝缩蛋白非 SMC 亚基的晶体结构，该亚基负责脊椎动物染色体的凝缩，重建了核小体和 SMC 亚基的复合物，并使用 SAXS 和冷冻电镜动态重建了它. 目标是分析行为。此外，通过使用染色体重排系统的结构-功能关系分析，我们的目标是在原子水平上阐明脊椎动物特有的染色体凝聚机制，而真菌模型无法解释这一机制。染色体凝集功能障碍会导致癌症和小头畸形，因此了解其分子机制可以促进抗癌药物的发现。今年，我们将分析凝缩蛋白 II 的非 SMC 亚基 CAP-G2-H2 与 DNA 之间的相互作用，并确定 DNA 结合位点并确定共结晶的最佳双链 DNA 长度。。此外，AlphaFold2预测的结构表明CAP-G具有多个长环区域。我们构建了以各种方式删除这些区域的表达系统，并成功地生产了其中一些区域的重组蛋白。从明年开始，我们将探索这些新的重组蛋白和DNA共结晶的条件。对于凝缩蛋白I的非SMC亚基，我们重新检查了已经成功分析的CAP-G-H的结构，鉴定了热力学不稳定区域，设计了缺失突变体，并成功地制备了修饰蛋白。我们还将探索 CAP-G-H 与 DNA 共结晶的条件。我们将继续重新审查凝缩蛋白 I 和 II 剩余非 SMC 亚基的重组蛋白制备方法，包括生物物种的考虑。

项目成果

期刊论文数量（38）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

GATA4 dimerization may be a target for heart failure therapy

GATA4二聚化可能是心力衰竭治疗的目标

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Satoshi Shimizu
通讯作者：
Satoshi Shimizu

転写因子STAT3の脱リン酸化を阻害するTRIM59の調製と結晶化

抑制转录因子STAT3去磷酸化的TRIM59的制备和结晶

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
松浦咲季
通讯作者：
松浦咲季

コンデンシンIサブコンプレックスとDNAの複合体の結晶化

凝缩蛋白 I 亚复合物和 DNA 复合物的结晶

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢島聡
通讯作者：
矢島聡

The 9-1-1 DNA clamp subunit RAD1 forms specific interactions with clamp loader RAD17, revealing functional implications for binding-protein RHINO

9-1-1 DNA 钳亚基 RAD1 与钳装载机 RAD17 形成特异性相互作用，揭示了结合蛋白 RHINO 的功能意义

DOI：
10.1016/j.jbc.2023.103061
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.8
作者：
Hara Kodai;Hishiki Asami;Hoshino Takako;Nagata Kiho;Iida Nao;Sawada Yukimasa;Ohashi Eiji;Hashimoto Hiroshi
通讯作者：
Hashimoto Hiroshi

Crystallization for structural analysis of DNA polymerase β and PCNA involved in base excision repair

结晶用于 DNA 聚合酶 β 和 PCNA 参与碱基切除修复的结构分析