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Jan 23, 2024

研究者らがクロマチン構築因子によるヌクレオソーム構築のメカニズムを解明

2023 年 8 月 25 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 8 月 25 日

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中国科学院、Liu Jia 著

DNA複製フォークの通過によりDNA上のヌクレオソームが破壊されるため、細胞分裂中のクロマチンの継承にはDNAの複製と、複製されたDNA上でのヌクレオソームの集合が含まれます。 複製共役ヌクレオソーム集合体のヒストンの半分は破壊された親ヌクレオソームに由来し、残りの半分は新たに合成されます。

クロマチン集合因子 1 (CAF-1) は、進化的に保存されたヘテロ三量体タンパク質複合体であり、新しく合成されたヒストン H3 および H4 の DNA への沈着に関与します。 しかし、CAF-1 に関する構造情報が不足しているため、de novo ヌクレオソーム構築の根底にある分子機構の理解が妨げられてきました。

8月25日にサイエンス誌に発表された研究では、中国科学院生物物理研究所（IBP）の徐瑞明教授率いる研究チームが、李国紅教授、朱兵教授、劉教授と協力して発表した。 Chaopei 氏は全員 IBP 出身で、CAF-1 とヒストン H3 ～ H4 に結合した CAF-1 の高分解能構造を報告しました。

研究者らはまず、ヒストンの非存在下でのヒトCAF-1のコアドメインの結晶構造と、ヒストンH3およびH4と複合体を形成したCAF-1の電子顕微鏡（クライオEM）構造を決定した。

結果は、CAF-1複合体が主にp60サブユニットおよびp150サブユニットのEDループを介してH3-H4ヘテロ二量体に結合することを示した。 ED ループの C 末端セグメントは CAF-1 の生物学的機能の鍵であり、in vitro ヒストン結合アッセイやプラスミドスーパーコイルアッセイ、さらに in vivo 初期ヌクレオソームアセンブリマッピングやトランスクリプトーム解析による構造情報の裏付けを通じて判断されます。

研究者らはまた、30 bp DNA オリゴマーが CAF-1-H3-H4 複合体の二量体化を引き起こすことを発見し、2:2 CAF-1-H3-H4 複合体の低温 EM 構造を解明しました。 この構造は、2 つの隣接する H3-H4 ヘテロ二量体が 2 つの H3 の二量体化を介して H3-H4 四量体を形成する準備ができていることを示しましたが、2 つのヘテロ二量体の位置はまだ H3-H4 四量体の正確な幾何学的配置になっていないことを示唆しています。ヌクレオソームの必須単位であるH3-H4四量体を組み立てるには、おそらくより長いDNA断片の結合を伴う、CAF-1によるヒストンH3-H4結合の再構築が必要であると考えられている。

研究者らは、147 bpのDNA断片を使用して、CAF-1が結合した右手型ジテトラソーム構造を観察しました。これは、生理的塩濃度での単一分子自由軌道磁気ピンセット（FOMT）法を使用した分析によってさらに確認されました。 。 この発見は、複製共役ヌクレオソーム構築に右手型ヌクレオソーム前駆体が関与している可能性を示し、ヌクレオソーム構築プロセスの機構研究に新たな方向性をもたらしました。

詳しくは： Chao-Pei Liu et al、クロマチン集合因子 1 によるヒストン結合とヌクレオソーム集合への構造的洞察、Science (2023)。 DOI: 10.1126/science.add8673

雑誌情報:科学

中国科学院提供