核内の粘弾的特性がNanogの転写調節領域の空間的ゆらぎを制御する

细胞核的粘弹性特性控制 Nanog 转录调控区的空间波动

• 批准号: 22K06201
• 负责人: 岡本 和子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06201/
• 关键词: 1分子計測; 粘弾性; 転写因子; 核内動態; クロマチン; 相分離; 単一粒子追跡; 1分子計測; 粘弾性; 転写因子; 核内動態; クロマチン; 相分離; 単一粒子追跡

胚性幹細胞(ES細胞)の未分化維持機構のなかで、Ground Stateと呼ばれる最も未分化性の高い特別な幹細胞状態を支える分子基盤の解明は、最重要課題の一つであり、転写因子Nanogが未分化性維持に中心的に機能すると示唆されていた(Silva et al.,2009)。転写因子は、標的遺伝子の転写調節領域に結合し転写開始を調節することにより、標的遺伝子の発現量を調節すると考えられている。この転写調節領域への結合動態は、クロマチンのグローバルな構造に依存し、緩い凝集状態であるユークロマチンでは、転写調節領域が露出し結合しやすく、固い凝集状態であるヘテロクロマチンでは転写調節領域が露出してないため、結合しにくいとされている。これまで、Nanogは未分化状態にあるマウスES細胞では、転写調節領域での滞留時間が短く、脱未分化が進むにつれ滞留時間が長くなる、という結果を得た。これは、転写調節領域の空間ゆらぎ(拡散性)も転写因子の発現調節機構に関与することを示唆している。これより、空間ゆらぎを変えうるものとして転写調節領域の粘弾的特性を捉える手法と解析法を確立することを目的としている。本年度は、先行研究によって得た1分子計測の結果を用いて粘弾的特性の変化を解析した。粘弾的特性の解析にはNanogに加え、転写調節領域の構造を緩める機能を持つパイオニアファクターと示唆されるOct4の1 分子計測の結果も用いた。MSDで表した拡散の大きさは、ラプラス領域における複素せん段弾性率を一般化ストークス-アインシュタイン関係で解釈することができ、貯蔵弾性率と損失弾性率として見積もることができる。Nanogの結合領域では脱未分化が進むにつれ流動性が減じるものの、Oct4のそれでは、同様の傾向がみられず、2つの転写因子の結合領域は異なった粘弾的特性を示す結果を得た。上記の結果は現在論文投稿中である。

在未分化的胚胎干细胞（ES细胞）维持的机制中，在支持最重要的特殊干细胞状态（称为基态）的分子基础的阐明是最重要的问题之一，并且已经提出，转录因子Nanog功能在中心地构成了未透射的性质（Silva等人）（Silva等）。人们认为转录因子通过与靶基因的转录调节区域结合并调节转录起始来调节靶基因的表达水平。这种与转录调节区域的结合动力学取决于染色质的整体结构，呼吸素是一种松散聚集的状态，被据说很难结合，因为转录调节区域是暴露的，而杂型蛋白蛋白（杂型蛋白（杂型），这是一种硬聚集状态，因此不曝光，因此很难结合，因此很难结合。到目前为止，Nanog在转录调节区的停留时间很短，并且随着去分化的发展，停留时间的增加。这表明转录调节区域的空间波动（扩散）也在转录因子的表达调节机理中起作用。从这一点开始，目的是建立一种方法和分析方法，该方法捕获转录调节区域的粘弹性特性，因为它能够改变空间波动。今年，我们使用先前研究获得的单分子测量结果分析了粘弹性性能的变化。除Nanog外，我们还使用了Oct4的单分子测量结果，这表明它是一个具有松动转录调节区域结构的功能的先驱因子。在MSD中表达的扩散幅度可以在广义的Stokes-Einstein关系中的Laplace区的复杂大麻模量中解释，并且可以估计为存储模量和损失模量。尽管随着Nanog的结合区域的去分化进展，流动性降低，但OCT4的趋势没有相似的趋势，而两个转录因子的结合区域却显示出不同的粘弹性特性。上述结果当前正在提交。