東京大學,日本醫療研究開発機構,科學技術振興機構(JST)

令和3年8月6日

東京大學
日本醫療研究開発機構
科學技術振興機構(JST)

病原性寄生蟲ジアルジアのゲノムDNA折りたたみの基盤構造を解明

ポイント

東京大學 定量生命科學研究所 クロマチン構造機能研究分野の佐藤 祥子 特任助教、滝沢 由政 準教授、胡桃坂 仁志 教授らのグループは、病原性寄生蟲であるジアルジアのDNA折りたたみの基盤構造を解明し、他の生物種とは異なる特徴的な部分構造を持つことを明らかにしました。

真核生物のゲノムDNAは、さまざまなたんぱく質と複合體を形成し、折りたたまれて核內に収納されています。遺伝子の発現制御や、遺伝情報の次世代への継承は、折りたたまれたDNA上で起こります。このDNA折りたたみの基本単位は、ヌクレオソームと呼ばれる構造體で、円盤狀のたんぱく質複合體にDNAが巻きついた規則的な構造を形成しています。ヌクレオソームは、DNAの折りたたみ構造を決める、遺伝子制御の基盤となる構造體です。ジアルジアは、ヒトなどの小腸に寄生する寄生蟲で、世界で最も感染者數の多い感染癥の1つであるジアルジア癥の原因となる病原體です。ジアルジアのDNAもまた、ヌクレオソームを基盤構造として折りたたまれています。しかし、ジアルジアのヌクレオソームの構造や性質は、今まで不明でした。本研究では、ジアルジアのヌクレオソームを試験管內で再構成し、クライオ電子顕微鏡解析と生化學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3次元構造を世界で初めて解明しました。

本研究で、ジアルジアのヌクレオソームは、DNAの末端がヒストンから剝がれ、“開いた”構造を形成することが明らかになりました。また、ヌクレオソーム表面にあるたんぱく質の結合領域が他の生物とは異なる形をしており、ヌクレオソームに結合する因子の種類などが、ヒトとジアルジアのヌクレオソームでは異なることが考えられました。

本研究で明らかになった構造情報は、ジアルジアに特異的に作用する薬剤を探索する基盤となり、醫薬品開発につながることが期待されます。

本研究は、がん研究會 がん研究所の立和名 博昭 博士、高エネルギー加速器研究機構の安達 成彥 博士、およびNational University of Ireland GalwayのAndrew Flaus 博士らのグループとの共同研究で行われました。

本研究は、日本醫療研究開発機構(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狀解析」(代表:胡桃坂 仁志、JP21am0101076)、科學技術振興機構(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)、および日本學術振興會(JSPS)の科學研究費助成事業 新學術領域研究(研究領域提案型)「遺伝子制御の基盤となるクロマチンポテンシャル」(代表:胡桃坂 仁志、JP18H05534)の支援を受けて実施されました。また、電子顕微鏡解析は、AMED BINDS(代表:千田 俊哉、JP21am0101071、代表:吉川 雅英、JP21am0101115)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>

“Cryo-EM structure of the nucleosome core particle containing Giardia lamblia histones”
DOI:10.1093/nar/gkab644

<お問い合わせ先>

(英文)“Elucidation of the structural basis for DNA compaction in the human parasite Giardia lamblia”

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