細胞核ダイナミクスにおけるゲノムの機能的収納機構の解明

阐明细胞核动力学中基因组的功能存储机制

• 批准号: 19038023
• 负责人: 大山 隆
• 金额: $ 5.82万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19038023/
• 关键词: ゲノム; 細胞核; クロマチン; DNA高次構造; DNA物性; 遺伝子発現; 細胞分化; 自己集合; ゲノム収納; 細胞核ダイナミクス; 発生・分化

本研究は、ゲノムを細胞核に機能的に折り畳むための遺伝情報を解明することを最終目標にしている。そして、本年度は、計画に沿って3つの解析を行った。以下に成果を報告する。1. DNA高次構造のクロマチン制御能と遺伝子発現制御能の解析 : 一過的遺伝子発現系を用いた解析で、我々は既に遺伝子発現を活性化できる十字架構造とZ型DNA構造を見出していた。そこで本年度は、両者のクロマチン制御能の解析を中心とした解析計画を立てていた。しかし、再度検討した結果、この計画を実施するためには、まだ両構造の転写活性化能が不十分であることが判明した(実験的に検出できないほど僅かなクロマチン構造の変化でも転写活性に影響することがあるため)。さらに、この点を解決するためには、まずZ型DNA構造に的を絞り、転写活性化能を上昇させた上で次の解析に進むことが賢明であると判断された。そこで、新規のZ型構造の開発を引き続き行うこととし、これまでに転写を約25倍活性化できる構造を作製することに成功した。この他、マウスES細胞に導入した人工ベントDNAT20は、同細胞を肝細胞に分化させても転写を活性化する能力を保持していることを明らかにした。2. 各種真核生物ゲノムの柔軟性地図の作成 : ヒト、チンパンジー、マウス、ショウジョウバエ、線虫、酵母、シロイヌナズナの各ゲノムの柔軟性を3bpまたは4bp単位で解析し、各ゲノムの全長に渡るDNAの柔軟性地図を完成させた。そして、どのゲノム上にも極めて柔軟な特性をもつ小領域(SPIKEと命名)が分布していることを発見した。3. ヌクレオソームの自己集合能の解析 : ニワトリの赤血球から精製したコアヒストンと各種DNAを用いて試験管内でヌクレオソームを再構成した。得られたヌクレオソームの混合溶液を解析した結果、同じDNAをもつヌクレオソーム同士が集合する傾向があることが示唆された。

这项研究的最终目标是阐明遗传信息，以便将基因组折叠到细胞核中。今年，根据计划进行了三项分析。结果如下报告。 1。分析DNA高阶结构的染色质和基因表达控制能力：在使用瞬态基因表达系统的分析中，我们已经发现了可以激活基因表达的跨结构和Z型DNA结构。因此，今年我们制定了一个分析计划，重点是分析两者的染色质控制能力。但是，在重新审查后，发现这两个结构仍然没有足够的转录激活能力来执行该程序（因为即使是微不足道的染色质结构的小变化，这些结构是如此无关紧要，无法在实验上检测到它们会影响转录活性）。此外，为了解决这一点，它被认为是首先关注Z型DNA结构，提高转录激活能力，然后继续进行下一个分析。因此，我们决定继续开发新的Z型结构，并成功地创建了一个可以激活转录约25次的结构。此外，还发现引入小鼠ES细胞中的人工通风dNAT20仍保留激活转录的能力，即使将同一细胞分化为肝细胞。 2。为各种真核基因组创建灵活性图：每个基因组在人类，黑猩猩，小鼠，果蝇，线虫，酵母菌和拟南芥中的柔韧性在3或4 bp单元中分析，并在每个基因组的全长中进行了DNA柔韧性图。我们还发现，在每个基因组上都有非常灵活的特性。 3。分析核小体的自组装能力：核小体在体外使用从鸡红细胞和各种DNA中纯化的核心组蛋白在体外重构。对所获得的混合核小体溶液的分析表明，核小体与相同的DNA组装有一种趋势。

项目成果

DNAの高次構造と物理的特性に印された遺伝情報

DNA的高阶结构和物理特性中标记的遗传信息

• 发表时间: 2008
• 期刊: 蛋白質核酸酵素 53
• 作者: 大山 隆

ヒトゲノムの機械的特性と染色体構造

人类基因组的机械特性和染色体结构

• 发表时间: 2008
• 作者: Sumida;N.;間5名;Ohyama;T.;木村 元
• 通讯作者: 木村 元

人工ベントDNAにより活性化された外来遺伝子の核内局在

人工弯曲DNA激活外源基因的核定位

• 发表时间: 2008
• 作者: Kamiya;H.;Fukunaga;S.;Ohyama;T. and Harash ima;H.;佐藤長緒;Tsutsui T;小平玲菜;Yao S-G;西村恵美;大山隆;池田亮;Sonoda Yutaka;木村元;Mitsunaga Shinichiro;古屋美香;佐古香織;浅野士郎;佐藤長緒;宇田川紘司
• 通讯作者: 宇田川紘司

Genetic information carried in DNA conformation and properties.

DNA 构象和特性中携带遗传信息。

• 发表时间: 2006
• 期刊: DNA Structure, Chromatin and Gene Expression (Kiyama, R. & Shimizu, M., eds.), Transworld Research Network(Kerala)
• 作者: Ohyama;T.;Sumida;N.;Tanase;J.;Inoue;S.;Okabe;T.
• 通讯作者: T.

フクロユキノシタS-like RNase遺伝子の構造と発現

虎耳草S样RNase基因的结构和表达

• 发表时间: 2008
• 作者: Kamiya;H.;Fukunaga;S.;Ohyama;T. and Harash ima;H.;佐藤長緒;Tsutsui T;小平玲菜;Yao S-G;西村恵美
• 通讯作者: 西村恵美