共同研究・競争的資金等の研究課題

2014年4月 - 2016年3月

X線小角散乱を用いた再構成クロマチンの動的構造解析

日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
  • 小田 隆

課題番号
26116519
担当区分
研究代表者
配分額
(総額)
10,400,000円
(直接経費)
8,000,000円
(間接経費)
2,400,000円
資金種別
競争的資金

早稲田大学胡桃坂博士、京都大学高田博士らとの共同研究により、ヒストンH3のセントロメア特異的なバリアントであるCENP-Aを含む再構成クロマチンについてX線小角散乱解析と分子動力学計算を合わせた解析を行い、その構造的特徴を明らかにした。これまでの胡桃坂および我々の研究からCENP-Aモノヌクレオソームでは通常のH3モノヌクレオソームと異なりヒストン8量体に巻きついたDNAの両端がはがれて揺らいだ状態にあることが示されている(Tachiwana et al, 2011, Nature)。このようなCENP-Aモノヌクレオソームに特徴的な構造が高次のクロマチン構造へ与える影響と、セントロメアの形成・維持・機能における役割を明らかにするために、通常のH3からなるヌクレオソームまたはCENP-Aからなるヌクレオソームを含む高次の再構成クロマチンを調製し解析を行った。前年度までに行ったX線小角散乱実験の結果、CENP-Aを含む再構成クロマチンではH3のみからなる再構成クロマチンと高次構造が明らかに異なることが観測されていたが、より詳細な解析を行うために分子動力学計算を行った。計算結果の妥当性を検証するために、分子動力学計算結果から計算されるX線小角散乱パターンと実測のX線小角散乱パターンを比較したところ、両者はよく一致し、分子動力学計算の結果は妥当であることを検証できた。さらに分子動力学計算の結果からCENP-Aを含む再構成クロマチンは特徴的な構造を取りやすいことが示され、このことがクロマチン繊維上でCENP-Aがセントロメア形成のための目印として機能することが推測された。