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| 研究内容 |
真核生物のゲノムDNAは細胞核にクロマチンとして収納されており、転写・複製・修復などのゲノムの機能はクロマチンの構造による制御を受けている。クロマチンの構造変換の機構については長い間不明であったが、最近になり、クロマチンリモデリング複合体やヒストンアセチル化(HAT)複合体などがクロマチン構造変換に関与することが報告され、その構成タンパク質の解析が急速に進展している。一方で、クロマチンがその機能に応じた構造を形成するためには、細胞核内アーキテクチャー（核マトリックス、クロマチン間領域）との相互作用が必要であることが以前より報告されていた。しかし、その分子基盤については未だ不明な点が多い。細胞核内のアクチン関連タンパク質(actin-related protein:以下Arp)およびトポイソメラーゼII（トポII）は、クロマチン構造変換に関与する複合体の構成因子となり得る一方で、核マトリックスなどの核内アーキテクチャーを構成している可能性が示されている。本計画研究では、これらの核タンパク質に注目し、核内アーキテクチャーの分子構築を解析すると共に、この構造がクロマチン機能構造形成にどのように関わるかを明らかにすることを目指す。
アクチンと進化的・構造的に関連性を有するArpは、当初は細胞質で機能すると考えられていたが、申請者らは、アクチンファミリーが細胞質のみならず細胞核の機能にも深く関与していることを明らかにした。これまでに、Arpがクロマチンリモデリング複合体、HAT複合体に最も広く含まれる構成因子の一つであることが示されている。哺乳類の細胞核に局在するArpについては、これまで申請者らにより報告されたものが2種あるが、申請者らはこの他にも細胞核に存在する新規なArpを3種見いだし、既に解析を始めている。本研究はクロマチンと核内アーキテクチャーの両者の分子構築とダイナミクスをこれらのArp分子に注目して解析する点で独創的であり、本研究により細胞核構造の構築とダイナミクスにおける新たな分子メカニズムが明らかになると期待される。一方、申請者らは細胞分化の過程で起こる遺伝子の発現誘導にトポIIβが必須であることを明らかにし、さらに当該遺伝子領域のクロマチンがトポIIβに依存して脱凝縮することを見つけている。本研究は転写開始に先立つクロマチン高次構造の変換による転写誘導という、新しい遺伝子調節機構の存在を確実なものとするだろう。 |
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原田 昌彦（研究代表者）
＜東北大学大学院農学研究科・分子生物学研究室 助教授＞ |
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筒井 研（研究分担者）
＜岡山大学自然生命科学研究支援センター ゲノム・プロテオーム解析部門 教授＞
＜岡山大学大学院医歯学総合研究科＞ |
細胞核内部アーキテクチャーの分子構築とクロマチン機能制御メカニズム
