標的ＤＮＡ検索機構の理解に向けた核内環境のライブセルイメージング

核环境活细胞成像，以了解目标 DNA 搜索机制

• 批准号: 16J07205
• 负责人: 野﨑 慎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07205/
• 关键词: クロマチン; 転写因子; ライブセルイメージング; 1分子イメージング; 減数分裂; ヌクレオソーム; 核; 超解像イメージング; 標的DNA検索

本研究の目的は，細胞内において標的DNAがどのように検索されるかという機構の理解を進めることである．2016年度と2017年度には，生細胞クロマチンの超解像イメージングと，転写因子1分子イメージングの開発を進め，クロマチンとタンパク質によるDNA情報検索に関する理解を深めてきた．それらの観察の結果，クロマチンの密な構造(クロマチンドメイン)が，核空間における転写因子による検索可能領域の限定に重要であることが示唆された．2018年度は，さらに踏み込んだ標的DNA検索の研究を行うため，ハーバード大学のNancy Klecknerラボに滞在し，減数分裂期における相同染色体検索の研究を行ってきた．①減数分裂期で，「いつ」「どのように」相同染色体が相互作用し，②「どのように」相同配列を検索するかについて明らかにすることを解くべき問題として設定した．この問題にアプローチするために，出芽酵母において，減数分裂期におけるプログラムDSB(DNA二本鎖切断)が比較的高い頻度で起きるホットスポット周辺のクロマチンを蛍光タンパク質によって染色し，その領域がお互いをどのように検索しているのかについて2色ライブセルイメージを行なった．様々な試行錯誤を繰り返した結果，減数分裂期中のDSBホットスポットの動きを追跡することが可能となった．その結果，相同染色体間の減数分裂前後における相互作用を観察することができた．

这项研究的目的是加深对细胞内目标 DNA 搜索机制的理解。 2016年和2017年，我们推进了活细胞染色质超分辨率成像和单分子转录因子成像的发展，加深了我们对利用染色质和蛋白质检索DNA信息的理解。这些观察结果表明，染色质（染色质结构域）的致密结构对于限制核空间中转录因子可搜索的区域非常重要。 2018年，为了对目标DNA搜索进行更深入的研究，我留在哈佛大学Nancy Kleckner实验室，进行减数分裂过程中同源染色体搜索的研究。我们设定以下问题来解决：（1）同源染色体在减数分裂期间“何时”和“如何”相互作用，以及②“如何”寻找同源序列。为了解决这个问题，我们使用荧光蛋白对酿酒酵母热点周围的染色质进行了染色，在减数分裂过程中，编程性 DSB（DNA 双链断裂）发生频率相对较高。看看人们在搜索什么。经过各种尝试和错误，追踪减数分裂过程中 DSB 热点的运动成为可能。结果，我们能够观察减数分裂前后同源染色体之间的相互作用。

项目成果

Density imaging of heterochromatin in live cells using orientation-independent-DIC microscopy.

使用方向无关的 DIC 显微镜对活细胞中的异染色质进行密度成像。

• DOI: 10.1091/mbc.e17-06-0359
• 发表时间: 2017
• 作者: Imai; R.; Nozaki; T.; Tani; T.; Kaizu; K.; Hibino; K.; Ide; S.; Tamura; S.; Takahashi; K.; Shribak; M.;Maeshima; K.
• 通讯作者: K.

ハーバード大学(米国)

哈佛大学（美国）

Single nucleosome imaging reveals loose genome chromatin networks via active RNA polymerase II

单核小体成像通过活性 RNA 聚合酶 II 揭示松散的基因组染色质网络

• DOI: 10.1083/jcb.201811090
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 7.8
• 作者: R Nagashima; K Hibino; SS Ashwin; M Babokhov; S Fujishiro; R Imai; T Nozaki; S Tamura; T Tani; H Kimura; M Shribak; MT Kanemaki; M Sasai; K Maeshima
• 通讯作者: K Maeshima

Dynamic organization of chromatin domains revealed by super-resolution live-cell imaging.

超分辨率活细胞成像揭示染色质域的动态组织。

• DOI: 10.1016/j.molcel.2017.06.018
• 发表时间: 2017
• 作者: Nozaki; T.; Imai; R.; Tanbo; M.; Nagashima; R.; Tamura; S.; Tani; T.; Joti; Y.; Tomita; M.; Hibino; K.; Wendt; K.S.; Okada; Y.; Nagai; T.; Maeshima; K.
• 通讯作者: K.

4D live-cell imaging of DSB independent pairing between homologous chromosomes in budding yeast

芽殖酵母同源染色体之间 DSB 独立配对的 4D 活细胞成像

• 发表时间: 2018
• 作者: Tadasu Nozaki;Nancy Kleckner
• 通讯作者: Nancy Kleckner