クライオ電子顕微鏡によるネイティブなセントロメアクロマチンの立体構造解析

使用冷冻电子显微镜对天然着丝粒染色质进行三维结构分析

基本信息

批准号：
22K06098
负责人：
滝沢由政
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
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

项目摘要

真核生物のゲノムDNAは、クロマチン構造を形成することにより、核内に収納されている。クロマチンの中でもセントロメア領域は、分裂期の染色体に現れるくびれた部位で、キネトコア複合体と呼ばれるタンパク質群が集積する。そこへ微小管が結合するとことで、染色体の娘細胞への均等分配が起こる。セントロメアの機能が不完全であると、染色体の不安定化や不均等分配を引き起こすことが知られている。しかし、細胞内のセントロメアクロマチンの立体構造は明らかとなっておらず、特にキネトコア複合体の集積に重要と考えられる高次セントロメアクロマチン構造は未知のままである。本研究は、真核生物の染色体分配に必要不可欠なクロマチン領域であるセントロメアクロマチンの役割を明らかにすることを目的としている。ヒト細胞より精製したネイティブなセントロメアクロマチンの立体構造をクライオ電顕単粒子解析およびクライオ電子線トモグラフィーによるクロマチン構造解析を行うことで目的を達成する。2022年度は、クライオ電顕構造解析に適したネイティブなクロマチンの調製方法を検討した。クロマチンの抽出方法、クロマチンの断片化処理方法、クロマチン構造を安定化させるための化学固定の方法を検討した。調製したクロマチンは、急速凍結しクライオ電顕による観察を行うことでクロマチンの構造状態を確認した。検討の結果、高次構造を保った状態と考えられるクロマチンのクライオ電顕観察に成功した。

真核生物的基因组 DNA 通过形成染色质结构储存在细胞核内。染色质的着丝粒区域是分裂过程中出现在染色体上的一个收缩区域，一组称为动粒复合体的蛋白质聚集在那里。微管与这些细胞的结合导致染色体均匀分布到子细胞。已知着丝粒功能不完整会导致染色体不稳定和分布不均匀。然而，细胞内着丝粒染色质的三维结构尚未阐明，特别是被认为对着丝粒复合物积累重要的高阶着丝粒染色质结构仍然未知。本研究的目的是阐明着丝粒染色质的作用，它是真核生物染色体分离的重要染色质区域。我们将通过冷冻电子显微镜单颗粒分析和冷冻电子断层扫描染色质结构分析来分析从人体细胞中纯化的天然着丝粒染色质的三维结构来实现这一目标。 2022 年，我们研究了适合冷冻电镜结构分析的天然染色质的制备方法。我们研究了染色质提取方法、染色质片段化方法和化学固定方法来稳定染色质结构。将制备好的染色质快速冷冻并使用冷冻电镜观察以确认染色质的结构状态。研究结果是，他们成功地使用冷冻电镜观察了染色质，该染色质被认为保持了其高阶结构。

项目成果

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专利数量（0）

細胞核内より抽出したクロマチンユニットのクライオ電顕構造解析

从细胞核中提取的染色质单元的冷冻电镜结构分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
滝沢由政;畠澤卓;胡桃坂仁志
通讯作者：
胡桃坂仁志

多様なクロマチンのクライオ電子顕微鏡構造解析

各种染色质的冷冻电镜结构分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
滝沢　由政; 胡桃坂　仁志
通讯作者：
胡桃坂　仁志

Structural basis for p53 binding to its nucleosomal target DNA sequence

p53 与其核小体靶 DNA 序列结合的结构基础

DOI：
10.1093/pnasnexus/pgac177
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nishimura Masahiro;Takizawa Yoshimasa;Nozawa Kayo;Kurumizaka Hitoshi
通讯作者：
Kurumizaka Hitoshi

Structures of various chromatin units revealed by cryo-electron microscopy

冷冻电子显微镜揭示各种染色质单元的结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takizawa Y; Hatazawa S; Kurumizaka H
通讯作者：
Kurumizaka H

Structural and biochemical analyses of the nucleosome containing Komagataella pastoris histones

含有毕赤酵母组蛋白的核小体的结构和生化分析

DOI：
10.1093/jb/mvac043
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fukushima Yutaro;Hatazawa Suguru;Hirai Seiya;Kujirai Tomoya;Ehara Haruhiko;Sekine Shun;Takizawa Yoshimasa;Kurumizaka Hitoshi
通讯作者：
Kurumizaka Hitoshi