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コンパクトなDNAをスムーズに転写する仕組み -ヌクレオソームを乗り越える転写伸長複合体の構造解析- 研究成果

掲載日:2019年2月8日

 理化学研究所(理研)生命機能科学研究センター転写制御構造生物学研究チームの関根俊一チームリーダー、江原晴彦研究員、東京大学定量生命科学研究所の胡桃坂仁志教授、鯨井智也助教らの共同研究チームは、真核細胞の遺伝子発現を担う「RNAポリメラーゼII(RNAPII)」が、ヒストンに巻きついたDNA(ヌクレオソームDNA)をスムーズにほどきながら塩基配列を読み取り、RNAに転写する仕組みを解明しました。
 本研究成果は、DNAを核内にコンパクトに収納しつつ、DNAをスムーズに転写することが真核細胞でどのように両立しているのかという生物学上の大きな謎に応えるものであり、今後、転写伸長の制御やその破綻による疾患メカニズムについての研究が発展するものと期待できます。
 真核生物のDNAは、ヒストンタンパク質と結合して「ヌクレオソーム構造」を形成し、さらに複数のヌクレオソームが数珠状に連なった「クロマチン」と呼ばれる高次構造をとって、細胞核内に収納されています。メッセンジャーRNA(mRNA)の転写を担う酵素RNAPIIにとって、ヌクレオソーム構造は転写伸長の大きな障壁となることが分かっています。
 今回、共同研究チームは、RNAPIIとともに働く複数のタンパク質(転写伸長因子)が協調してヌクレオソーム障壁を解除し、RNAPIIがヌクレオソームDNAをスムーズに転写する仕組みを「クライオ電子顕微鏡」観察により世界に先駆けて明らかにしました。
 本研究は、米国の科学雑誌『Science』(2月15日号)の掲載に先立ち、オンライン版(2月7日付け:日本時間2月8日)に掲載されました。

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