ＦｏｘＡ１によるクロマチンにおける標的ＤＮＡ認識機構と高次構造への影響

FoxA1对染色质靶DNA的识别机制及其对高阶结构的影响

基本信息

批准号：
18J13668
负责人：
田中大貴
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13668/
关键词：
クロマチンヌクレオソームパイオニア転写因子ヒストン

项目摘要

転写因子は、ゲノム上の標的塩基配列に結合して標的遺伝子の転写を調節する。多くの転写因子は、ヌクレオソーム構造を形成したゲノムDNAには結合できないことが知られている。一方で、パイオニア転写因子は通常の転写因子では結合できないヌクレオソーム上の標的塩基配列に結合し、クロマチン高次構造を局所的に変化させることが示唆されている。そこで本研究では、代表的なパイオニア転写因子であるFoxA1、およびFoxA1と協調的に働くパイオニア転写因子GATA3に着目し、パイオニア転写因子による標的ヌクレオソーム認識機構と、それらの結合によるクロマチン構造変換機構の解明を目指した。本年度は、昨年度に確立した、架橋剤を用いたショ糖密度勾配遠心法(GraFix法)によってGATA3-標的ヌクレオソームを調製し、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析を行った。その結果、GATA3-標的ヌクレオソーム複合体の立体構造を決定することに成功した。また、昨年度に引き続き、パイオニア転写因子と標的ヌクレオソーム複合体の立体構造を決定するために必須である安定なサンプル調製のための、ヌクレオソームの安定性を高めるようなヒストンバリアントやアイソフォームのスクリーニングを行った。その結果、ヒストンH2Aバリアントの一つであるH2A.Jを含んだヌクレオソームは、高い熱安定性を示すことを明らかにした。さらにX線結晶構造解析および変異体解析の結果、H2A.Jの40番目のアラニンが、H2A.Jヌクレオソームの構造安定性の責任残基であることを明らかにした。これらの成果をJournal of Biochemistry誌に論文発表した。

转录因子与基因组上的靶碱基序列结合并调节靶基因的转录。众所周知，许多转录因子不能与已形成核小体结构的基因组DNA结合。另一方面，有人认为先锋转录因子与正常转录因子无法结合的核小体上的靶碱基序列结合，导致染色质构象的局部变化。因此，本研究以典型的先锋转录因子FoxA1和与FoxA1协同的先锋转录因子GATA3为研究对象，阐明先锋转录因子识别靶核小体的机制及其通过其作用改变染色质结构的机制。我的目标是绑定。今年，我们使用去年建立的交联剂，通过蔗糖密度梯度离心法（GraFix法）制备了靶向GATA3的核小体，并使用冷冻电子显微镜进行了单颗粒分析。结果，我们成功确定了GATA3-靶核小体复合物的三维结构。继去年之后，我们还筛选了增加核小体稳定性的组蛋白变体和亚型，以制备稳定的样品，这对于确定先锋转录因子和靶核小体复合物的三维结构至关重要。结果表明，含有组蛋白 H2A 变体 H2A.J 的核小体表现出高热稳定性。此外，X射线晶体结构分析和突变体分析的结果表明，H2A.J的第40位丙氨酸是负责H2A.J核小体的结构稳定性的残基。这些结果发表在《生物化学杂志》上。