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反復配列がヘテロクロマチン形成を促進するメカニズムの研究
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| Title: | 反復配列がヘテロクロマチン形成を促進するメカニズムの研究 |
| Authors: | 浅沼, 高寛 Browse this author |
| Issue Date: | 25-Dec-2023 |
| Publisher: | Hokkaido University |
| Abstract: | 真核生物のゲノムDNAは、ヒストン蛋白質に巻きついてヌクレオソームと呼ばれる構造を形成し、それが連なったクロマチンと呼ばれる高次構造をとって核内に収められている。クロマチンは、その性質に基づいてユークロマチンとヘテロクロマチンの2種類に大別される。ユークロマチン領域では遺伝子の発現が活発に行われる一方、ヘテロクロマチン領域では遺伝子の発現が強制的に抑制される。この２つの対照的な状態はヒストンの化学修飾によって決まり、例えばヘテロクロマチンの場合、そのヒストンH3の9番目のリジンのメチル化修飾（H3K9me修飾）によって特徴づけられることが知られている。真核生物は、H3K9me修飾酵素とその修飾を除去する酵素の両方を持っており、ヒストンの修飾を介してクロマチン状態の制御を行なっていると考えられている。 興味深いことに、ヘテロクロマチンはDNAが反復配列となっている領域で形成される傾向があることが知られている。その代表的な例は、セントロメア近傍領域に存在するヘテロクロマチンである。セントロメア近傍領域のヘテロクロマチンは染色体分配において重要な役割を果たしていると考えられており、多くの真核生物の染色体で共通してみられる特徴である。しかし、その領域のDNA配列は生物種間で保存されておらず、それぞれの種特異的な反復配列で構成されている。この事実は、真核生物にはDNAが反復配列になっていること自体を認識して、その領域のヘテロクロマチン形成を促進する機構が存在すること示唆している。しかし、その仕組みは未だ明らかになっていない。 モデル生物である分裂酵母において、セントロメア近傍領域は高等真核生物で見られるような反復配列ではなく、dg/dhと呼ばれる特定の塩基配列で構成されている。過去の研究から、dg/dh配列からはnon-coding RNA（ncRNA）が転写され、これがRNA干渉（RNA interference, RNAi）経路の標的となることで、ヘテロクロマチン形成が誘導されることが明らかになっている。RNAi経路は、二十数塩基のsmall interfering RNA（siRNA）と、siRNAを介してと結合しそれと相補的な標的RNAを認識するArgonaute蛋白質を中心に構成されている。これまでの研究から、Argonaute蛋白質がsiRNAを介して核内で転写されているncRNAを認識・結合する際に、H3K9me修飾酵素をその領域にリクルートすることで、ヘテロクロマチン形成が促進されることが明らかになっている。しかし一方で、人工的なsiRNAを用いることで、通常のmRNA遺伝子をその標的として認識させても、ヘテロクロマチン形成は殆ど誘導されないことが明らかになっている。この結果はRNAi 経路を介したヘテロクロマチン形成にはsiRNAによる認識以外の要因があることが示唆していたが、その実体はこれまで不明であった。 本研究ではまず、dg/dh配列中には沢山の転写開始点が偏在していることを明らかにする。次にこの特徴こそが、dg/dh ncRNAをRNAi経路を介したヘテロクロマチン形成の標的たらしめているという仮説を立て、通常のmRNA遺伝子を用いてこの特徴を人為的に模倣することを試みる。その結果、タンデムリピートに配置したmRNA遺伝子を用いることで、dg/dh配列と同様、RNAi経路を介したヘテロクロマチン形成が確立できることを示す。最後に、Repeat-induced RNAi と名付けたこの系を用いることで、H3K9me除去因子Epe1 が、リピートの数に応じて、「H3K9me修飾の除去」と「RNAi経路活性化によるH3K9me 修飾の維持」という相反する二つの役割を果たしていることを明らかにする。この結果は、なぜ真核生物では反復配列においてヘテロクロマチン形成が促進されているのか、という問いに対する1つの解答を示すものである。 |
| Conffering University: | 北海道大学 |
| Degree Report Number: | 乙第7191号 |
| Degree Level: | 博士 |
| Degree Discipline: | 理学 |
| Examination Committee Members: | (主査) 教授 坂口 和靖, 教授 村上 洋太, 教授 髙岡 晃教, 教授 松本 謙一郎 |
| Degree Affiliation: | 総合化学院 |
| Type: | theses (doctoral) |
| URI: | http://hdl.handle.net/2115/91205 |
| Appears in Collections: | 論文博士 (Doctorate by way of Dissertation) > 総合化学院(Graduate School of Chemical Sciences and Engineering)
学位論文 (Theses) > 博士 （理学）
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