真核生物での遺伝子読み取りの仕組みを解明(クロマチン構造機能研究分野)

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2018/10/05  東京大学,理化学研究所

ヒトを始めとする真核生物では、遺伝子の情報を持つゲノムDNAは、ヒストンタンパク質と結合してヌクレオソームと呼ばれる構造体を形成し、ヌクレオソームが数珠状に連なった状態で染色体に収納されています。DNAの遺伝情報は、RNAポリメラーゼによって読み取られることで機能します。しかし、ヌクレオソーム中でヒストンに巻きついたDNAがRNAポリメラーゼによって読み取られるメカニズムは、長い間の生命科学上の謎でした。

東京大学定量生命科学研究所の胡桃坂仁志教授、鯨井智也助教、理化学研究所生命機能科学センターの関根俊一チームリーダー、江原晴彦研究員、白水美香子チームリーダーらは、共同にて、転写装置であるRNAポリメラーゼIIがヌクレオソームのDNAを転写している最中の複合体を試験管内において再構成し、転写反応の各ステップの立体構造を、クライオ電子顕微鏡を用いて解明しました。

今回明らかになった一連の立体構造から、RNAポリメラーゼIIがヒストンに巻きついたDNAを段階的に剥がしながら遺伝子の読み取りを行う様子が明らかになりました。

染色体におけるDNAの折りたたみの破綻は、RNAポリメラーゼIIの読み取り異常を誘発するため、がんや精神・神経疾患、メタボリックシンドロームなどの生活習慣病の発症と密接に関連しています。今回の発見は、これらの疾病の原因解明や治療法確立のための重要な情報を提供します。

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