プレスリリース資料

JCBからもプレスリリースされました

JCBの注目論文として解説論文Spotlightが掲載されました

私たちの体は約40兆個の細胞からできています。そして、それぞれの細胞には全長約2メートルにも及ぶ生命の設計図ヒトゲノムDNAが収納されています。DNAの収納構造については、近年、多くのことが分かってきた一方で、生きた細胞でのDNAのふるまい（動き）についてはほとんど分かっていませんでした。

このたび、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所･永島崚甫総研大大学院生･日比野佳代助教･前島一博教授らのグループは、名古屋大学大学院工学研究科･S.S. Ashwin特任助教、笹井理生教授と共同で、光学顕微鏡の分解能を超える超解像蛍光顕微鏡を駆使することで、生きた細胞内のDNAの動きを観察することに成功しました（図１、動画１）。一般に、ゲノムDNAの遺伝情報が読み出される転写が起きる際、DNAを含む高次構造であるヌクレオソームは緩くなり、よりダイナミックに動くと考えられてきました。しかし本研究で調べたところ、転写を阻害するとDNAの動きが逆に活発化することが明らかになりました（図１C、動画２）。さらに、転写の際にDNA上で働くRNAポリメラーゼIIや他の転写因子が塊（ハブ）を作ってDNAの動きを抑える様子が示されました（図２）。この結果は、ハブを作ることでゲノムDNAは連結されてネットワーク化し、DNAの動きを抑え、効率的に転写を行う可能性を示唆するものです。

研究体制と支援
本研究成果は、国立遺伝学研究所・ゲノムダイナミクス研究室（永島崚甫総研大大学院生、日比野佳代助教、Michael Babokhov研究員、田村佐知子テクニカルスタッフ、野崎慎学振特別研究員、今井亮輔元総研大生、前島一博教授）、名古屋大学大学院工学研究科（S.S. Ashwin特任助教、藤城新大学院生、笹井理生教授）、東京工業大学（木村宏教授）、国立遺伝学研究所・分子細胞工学研究室（鐘巻将人教授）、ウッズホール海洋生物学研究所（Michael Shribakチームリーダー、谷知己チームリーダー）の共同研究成果です。
本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業(CREST) (JPMJCR15G2)、日本学術振興会(JSPS) 科研費(16H04746)、武田科学振興財団、RIKEN Pioneering Project、NIG-JOINT(2016-A2 (6))、 総研大2017年度学生派遣事業の支援を受けました。

図1：（A）少数の蛍光標識されたヌクレオソーム（赤）。詳しくは、「研究の背景」を参照。それらに注目することで個々のヌクレオソームの動きを調べることができる。（B）超解像蛍光顕微鏡による核内のヌクレオソーム画像。1個1個のドットが1個1個のヌクレオソームを示している。(C)転写を阻害するとヌクレオソームの動きが上昇する（赤線）。黒線が通常状態のヌクレオソームの動き。ヌクレオソームの動きは「平均二乗変位」という量で表されている。

図2：細胞の核（左）の中で転写が起きる際、DNA上で働くRNAポリメラーゼII（赤）や他の転写因子（青）が塊（ハブ、ピンク色）を作ってクロマチンの動きを抑える（中央、右）。細胞核内のクロマチンは転写が起きる場所をハブとし、緩いネットワークを作っていると考えられる（右）。

動画1：超解像蛍光顕微鏡による核内のヌクレオソームの動きの動画。通常状態の細胞内のヌクレオソームの動き。1個1個のドットが1個1個のヌクレオソームを示している。1コマ50ミリ秒。

動画2：転写を阻害した際のヌクレオソームの動きの動画。通常の状態と比べて、ヌクレオソームの動きが活発化していることが分かる。1コマ50ミリ秒。