前島研究室・ゲノムダイナミクス研究室

The shifting paradigm of chromatin structure: from the 30-nm chromatin fiber to liquid-like organization

Kazuhiro Maeshima

Proceedings of the Japan Academy, Series B (2025) DOI:10.2183/pjab.101.020

クロマチンの構造と動態は、転写やDNA複製・修復といったゲノム機能を担う上で、極めて重要です。これまでクロマチンは、30 nm線維を基本単位とし、より大きならせん構造へと階層的に折りたたまれるというモデル（階層構造モデル）が広く受け入れられ、生物学の教科書にも掲載されてきました。

しかしこの15年間で、遺伝研の前島一博教授らによる研究をはじめとする多くの成果により、この従来の見方は大きく変わりつつあります。現在では、ヒトなどの高等真核細胞内のクロマチンは「液体のようにふるまう凝縮ドメイン（液体様ドメイン）」を形成しており、これが30 nm線維に代わる基本構造単位であると考えられています。

この液体様ドメインは、転写や複製などDNA反応に必要なアクセス性を保ちつつ、適切なゲノム機能を支える役割を担っています。本総説では、生細胞中におけるクロマチンの物理的性質に焦点をあて、「局所的には流動的、染色体全体としては安定している」という粘弾性的なふるまいがクロマチン機能を支える鍵であることを考察しています。

本研究は、日本学術振興会 科研費（JP23K17398、JP24H00061）、先進ゲノム支援（JP22H04925、PAGS）、および武田科学振興財団の助成を受けて実施されました。

図：DNA、ヒストン、ヌクレオソーム、クロマチン
(A) 負に帯電したDNA（赤）。(B, 左) 正に帯電したコアヒストン八量体（黄色）。(B, 右) 1.9 Å分解能で決定されたヌクレオソーム構造。合計10本のヒストンテール領域（IDRs）がヌクレオソームコアから外側に伸びている。テール領域中の塩基性残基（リジンおよびアルギニン）はオレンジ色で示され、アスタリスクはリジンのアセチル化部位を示す。(C) 連なったヌクレオソーム(10-nm線維)。線維全体が負に帯電している。(D) 30-nmクロマチン線維が階層的に折りたたまれた古典的モデル。(E) クロマチンドメイン内で不規則に折りたたまれた現在のモデル。(F) 核内では、染色体がテリトリーに応じて異なる色で示されている。図はIde et al. (BioEssays 2022)より改変して使用。

Functionally distinct GABAergic amacrine cell types regulate spatiotemporal encoding in the mouse retina

Akihiro Matsumoto、Jacqueline Morris、Loren L. Looger、Keisuke Yonehara

Nature Neuroscience (2025) DOI:10.1038/s41593-025-01935-0

プレスリリース資料

本研究は、網膜内でのGABA（ɣ－アミノ酪酸）の多様な役割を世界で初めて明らかにしました。GABAは中枢神経系の主要な抑制性神経伝達物質であり、神経回路の興奮性を調整することで情報処理に重要な働きをするほか、その伝達異常は様々な神経疾患の原因となることが知られています。しかし、GABA信号の多様性については不明でした。

研究グループは、新たに開発した蛍光GABAセンサー「iGABASnFR2」を用い、ネズミの網膜のGABA信号を2光子顕微鏡で観察しました。これにより、40種類以上もの多様なGABA信号を一網打尽に可視化することに世界で初めて成功しました。機械学習や数理モデルを駆使した解析によって、個々のGABA信号が視覚的な動きや輪郭など異なる視覚情報の抽出を担うことを明らかにしました。網膜にはいくつもの神経伝達物質が存在しますが、GABAが機能的に最も多様であり、私たちが知覚する豊かな視覚世界を形成する基盤となっていると考えられます。この成果は、神経伝達物質の動態と機能の理解を深めるだけでなく、GABA異常が関与する神経疾患の新たな治療法デザインへの道を開くものと期待されます。

本成果は、国立遺伝学研究所/オーフス大学生物医学部DANDRITE研究所の松本彰弘助教、米原圭祐教授、米国カリフォルニア大学サンディエゴ校/ハワードヒューズ医学研究所Loren L. Looger教授らとの国際共同研究によるものです。

本研究は、松本彰弘助教がVELUX FONDEN （27786）、科研費（23K19412）、JST戦略的創造研究推進事業さきがけ（JPMJPR2489）、糧食研究会（2023A12）、成茂神経科学研究助成基金から支援を受け、米原圭祐教授がLundbeck Foundation （DANDRITE-R248-2016-2518; R344-2020-300）、European Research Council Starting Grant (638730)、Novo Nordisk Foundation （NNF15OC0017252; NNF20OC0064395）、科研費（20K23377; 22K21353; 23H04241; 24H02311）、中外創薬科学財団、第一三共生命科学研究振興財団、 持田記念医学薬学振興財団、三菱財団、東レ科学振興会、内藤科学技術振興財団の支援を受けて行われました。

本研究は、2025年4月15日に「Nature Neuroscience」に掲載されました。

図: 網膜での視覚情報処理に貢献する40種類以上ものGABA信号の可視化、同定に成功
（左図）網膜は、眼球の底（脳側）に張り付いたシート状の神経組織です。外界からの光は、角膜や水晶体で屈折し、網膜に結像すると、視細胞で神経信号に変換され、網膜内の多種多様なニューロンによる処理へ経て、視神経を介して脳へと伝送されます。（右図）こうした網膜での情報処理に重要なGABAニューロンについて、GABA信号を可視化し、機械学習などの数理解析を活用することで、40以上もの機能的に異なる種類が存在することを明らかにしました。

　研究者交流促進プログラムは、所属する大学等のサバティカル制度等を利用して当研究所での研究を希望する研究者を、
一定の期間受け入れるものです。
　応募を希望される場合は、遺伝研研究者と連絡をとり、申請の手続きをお願いします。

▶ 公募の詳細・実施要領等：http://www.rois.ac.jp/research/rep.html

▶ 応募対象者及び応募資格：
　原則として、国内の大学等に所属する常勤研究者で、本プログラムに応募する時点でその大学等に有給で１年以上在籍しており、
本プログラム終了時にも大学等へ継続して在籍していること。

▶ 受け入れ期間：３か月以上、１年以下

▶ 応募締め切り：2026/ 1/16 (金)
　応募する場合は、遺伝研所長による承認と推薦書の作成が必要となります。
　1月16日の遺伝研申請〆切に間に合うよう、受入研究室を探して、所内の方を通じて研究推進係に応募してください。
　募集期間内であっても採択件数が予算の上限に達すれば、募集を打ち切ることがありますので、ご了承ください。

▶ 本プログラムを活用した研究者のインタビュー
　・八木沢 芙美 准教授（琉球大学）

募集要項：PDF