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2017年08月01日
哺乳類高次クロマチンでのRNAの機能を発見 〜タンパク質をコードしないRNAが染色体の安定化に寄与〜

理化学研究所

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

 

 理化学研究所(理研)眞貝細胞記憶研究室の眞貝洋一主任研究員、白井温子研究員と自然科学研究機構基礎生物学研究所の中山潤一教授、川口隆之研究員らの共同研究グループは、哺乳類において、ノンコーディングRNAが高次クロマチン形成に重要な役割を果たすことを発見しました。  

 ヘテロクロマチンは、染色体機能の維持、発生や疾患におけるエピジェネティックな遺伝子発現抑制など、さまざまな生命現象に重要な役割を果たす代表的な高次クロマチン構造です。ヘテロクロマチンの形成や機能の維持に中心的な役割を果たすヒストンメチル化酵素Suv39h1のノックアウトマウスでは染色体異常が誘導され、多くは致死になることからも、その重要性が認識されていました。一方、酵母やショウジョウバエなどでは、ヘテロクロマチン構造の形成にRNA干渉が関与することが明らかになっていましたが、高等真核生物ではRNAがヘテロクロマチン形成に関与するかを含めて、その形成の仕組みの詳細は分かっていませんでした。

 今回、共同研究グループは、ヘテロクロマチン領域で転写されるノンコーディングRNAがSuv39h1のクロマチン結合に重要な役割を果たすことを発見しました。ヘテロクロマチン領域では、Suv39h1によってヒストンH3K9がトリメチル化されたH3K9me3が蓄積しており、このH3K9me3が逆にSuv39h1のクロマチン結合に必須であることが知られていました。本研究において、まずSuv39h1が単独でRNAと結合できること、またRNAに結合できない変異Suv39h1を発現させると、ヘテロクロマチン形成に異常がみられ、ヘテロクロマチン領域へのSuv39h1自身の蓄積が低下することが明らかになりました。これらの結果は、哺乳類でも、ノンコーディングRNAがSuv39h1によるヘテロクロマチン形成に重要な役割を果たすことを示しています。

 本研究では、ノンコーディングRNAに依存したSuv39h1によるヘテロクロマチン形成機構が高等真核生物まで保存されていることが明らかになりました。進化的に保存された本機構は、先天性疾患を引き起こす染色体不安定性の原因を解明するのに重要な一歩になると期待できます。

 本研究は、オンライン科学雑誌『eLife』(8月1日付け)に掲載されます。

 

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図 RNAが媒介する哺乳類のヘテロクロマチン形成機構