東京大学,九州大学,大阪市立大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）,日本医療研究開発機構（ＡＭＥＤ）

令和３年１２月２１日

東京大学
九州大学
大阪市立大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）
日本医療研究開発機構（ＡＭＥＤ）

骨格筋の分化に働く新たな染色体基盤構造体を解明

ポイント

東京大学 大学院理学系研究科 生物科学専攻の平井 誠也 大学院生、東京大学 定量生命科学研究所 クロマチン構造機能研究分野の胡桃坂 仁志 教授らのグループは、大阪市立大学 大学院工学研究科 化学生物系専攻の立花 太郎 教授、九州大学 生体防御医学研究所の富松 航佑 助教、大川 恭行 教授らのグループとの共同研究で、マウスのヒストンＨ３ｍｍ１８による新規のＤＮＡ折り畳みの基盤構造を解明し、Ｈ３ｍｍ１８が筋分化を制御することを世界で初めて明らかにしました。

真核生物のゲノムＤＮＡは、たんぱく質と結合し、折り畳まれて細胞核内に収納されています。このＤＮＡの折り畳み構造は、細胞の分化に伴ってさまざまな形に変化し、遺伝子の発現を制御しています。ＤＮＡ折り畳みの基本単位は、ヌクレオソームと呼ばれる構造体で、ヒストンと呼ばれるたんぱく質に、ＤＮＡが巻きついた円盤状の構造を形成しています。本研究では、はじめに、これまで機能が不明であった新規ヒストン亜種Ｈ３ｍｍ１８を含むヌクレオソームを試験管内で再構成し、クライオ電子顕微鏡解析と生化学的解析を組み合わせることにより、ヌクレオソームの詳細な立体構造と性状を解明しました。その結果、Ｈ３ｍｍ１８が通常のヌクレオソームに比べ、ＤＮＡ末端の運動性が高く、不安定なヌクレオソームを形成するという性質を見いだしました。さらに、骨格筋細胞内の遺伝子発現を解析することで、Ｈ３ｍｍ１８が筋分化に重要な遺伝子制御を担っていることを突き止めました。

本研究で明らかになった構造情報は、筋肉の発達異常に対する薬剤を探索する上での基盤となり、創薬や再生医療への発展が期待されます。

本研究成果は、「Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ」（オンライン版：２０２１年１２月２１日）に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）の戦略的創造研究推進事業（ＥＲＡＴＯ）「胡桃坂クロマチンアトラスプロジェクト」（研究総括：胡桃坂 仁志、ＪＰＭＪＥＲ１９０１）、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業（ＣＲＥＳＴ）「細胞ポテンシャル測定システムの開発」（研究代表者：大川 恭行、ＪＰＭＪＣＲ１６Ｇ１）、日本医療研究開発機構（ＡＭＥＤ）の創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業（ＢＩＮＤＳ）「エピジェネティクス研究と創薬のための再構成クロマチンの生産と性状解析」（代表：胡桃坂 仁志、ＪＰ２０ａｍ０１０１０７６）、および日本学術振興会（ＪＳＰＳ）の科学研究費助成事業 新学術領域研究（研究領域提案型）「ヌクレオソーム高次構造とダイナミクスの解析によるクロマチン潜在能の解明」（代表：胡桃坂 仁志、ＪＰ１８Ｈ０５５３４）、新学術領域研究（研究領域提案型）「細胞核・クロマチン構造のダイナミクスと遺伝子制御」（代表：大川 恭行、ＪＰ１８Ｈ０５５２７）の支援を受けて実施されました。また、クライオ電子顕微鏡解析は、ＡＭＥＤ ＢＩＮＤＳ（代表：吉川 雅英、ＪＰ１９ａｍ０１０１１１５）からの支援を受けて実施されました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Unusual nucleosome formation and transcriptome influence by the histone H3mm18 variant”
ＤＯＩ：10.1093/nar/gkab1137

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Unusual nucleosome formation and transcriptome influence by the histone H3mm18 variant”

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