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生体高分子研究室・前島研究室

ゲノムクロマチンの折り畳み構造とダイナミクス
教  授        前島 一博     kmaeshim 
助  教        平谷 伊智朗      ihiratan 
研究室URL :  http://www.nig.ac.jp/labs/MacroMol/index.html
  2009年発足の本研究室では、「ヒトゲノムDNAが核や染色体のなかに、三次元的にどのように折り畳まれ、そしてどのようにゲノムが機能しているのか?」を研究している。最近、染色体内のクロマチンがとても不規則な形で折り畳まれていることを発見した。今後、この知見を、遺伝子発現、さらにはES細胞を用いた発生分化・エピジェネティックスなど、幅広い研究につなげていく予定である。定量的ライブイメージング、クライオ電子顕微鏡解析やX線散乱解析などの物理化学的な手法、さらにはゲノムワイドな解析を組み合わせて、ユニークな研究を目指している。

現在進めている主な研究テーマ
• 定量的ライブイメージングを用いたクロマチンダイナミクスの解析
• X線散乱とクライオ電顕を用いたヒト細胞核と分裂期染色体のクロマチンの高次構造解析
• 細胞分化におけるクロマチンの高次構造変化の解析
• 細胞周期における「ゲノムの入れ物」細胞核の構築メカニズムの解析

私たちの解析結果では、分裂期染色体の中には教科書に載っているような30nmクロマチン線維が存在せず(A)、11nmのヌクレオソーム線維が不規則に折り畳まれていることが明らかになった(B)

Maeshima, K., Iino, H., Hihara, S., Funakoshi, T., Watanabe, A., Nishimura, M., Nakatomi, R., Yahata, K., Imamoto, F., Hashikawa, T., et al. (2010). Nuclear pore formation but not nuclear growth is governed by cyclin-dependent kinases (Cdks) during interphase. Nat Struct Mol Biol 17, 1065-1071.

Maeshima, K., Hihara, S., and Eltsov, M. (2010). Chromatin structure: does the 30-nm fibre exist in vivo? Curr Opin Cell Biol 22, 291-297.

Hiratani, I., Ryba, T., Itoh, M., Rathjen, J., Kulik, M., Papp, B., Fussner, E., Bazett-Jones, D.P., Plath, K., Dalton, S., et al. (2010). Genome-wide dynamics of replication timing revealed by in vitro models of mouse embryogenesis. Genome Res 20, 155-169.

Takemoto, A., Maeshima, K., Ikehara, T., Yamaguchi, K., Murayama, A., Imamura, S., Imamoto, N., Yokoyama, S., Hirano, T., Watanabe, Y., et al. (2009). The chromosomal association of condensin II is regulated by a noncatalytic function of PP2A. Nat Struct Mol Biol 16, 1302-1308.

Nishino, Y., Takahashi, Y., Imamoto, N., Ishikawa, T., and Maeshima, K. (2009). Three-dimensional visualization of a human chromosome using coherent X-ray diffraction. Phys Rev Lett 102, 018101. 

Eltsov, M., Maclellan, K.M., Maeshima, K., Frangakis, A.S., and Dubochet, J. (2008). Analysis of cryo-electron microscopy images does not support the existence of 30-nm chromatin fibers in mitotic chromosomes in situ. Proc Natl Acad Sci U S A 105, 19732-19737.
 
教 授
前島 一博
kmaeshim 
助 教
平谷 伊智朗
  ihiratan