DATE2025.11.20 #Press Releases

遺伝子スケールのクロマチンを設計し再構成する

－3次元DNA構造の構築原理に迫る、ゲノム物理の新基盤－

発表概要

理化学研究所（理研）生命機能科学研究センター生体非平衡物理学理研白眉研究チーム（研究当時）の深井洋佑研究員（研究当時、現開拓研究所川口生体非平衡物理学研究室研究員）、川口喬吾理研白眉研究チームリーダー（研究当時、現開拓研究所川口生体非平衡物理学研究室主任研究員、東京大学大学院理学系研究科附属知の物理学研究センター准教授）、エピジェネティクス制御研究チーム（研究当時）の若森昌聡技師（研究当時）、梅原崇史チームリーダー（研究当時、現立命館大学薬学部教授）、東京大学定量生命科学研究所先端定量生命科学研究部門クロマチン構造機能研究分野の鯨井智也講師、胡桃坂仁志教授らの共同研究グループは、真核生物の持つゲノム構造「クロマチン」を、設計したヒストン修飾パターンの下、試験管内で再構成する技術を開発し、約2万塩基対のDNAに対応する遺伝子スケール（一遺伝子座スケール）の長さを持つ再構成クロマチンの構造・動態の解析に成功しました。

本研究成果は、細胞の運命をつかさどる3次元ゲノム構造の構築原理を解明するための定量的な研究基盤を提供します。将来的には、ヒストンの修飾パターンからクロマチン構造や遺伝子発現・細胞機能を予測・制御する技術の開発につながると期待されます。

真核生物のゲノムは、ヒストンタンパク質の八量体にDNAが巻き付いたヌクレオソームを基本単位とし、これが数珠状につながったクロマチンとして核に収められています。クロマチンの3次元構造はヒストンのアセチル化などの翻訳後修飾と相関して変化し、遺伝子発現や細胞の分化に関わります。

共同研究グループは、一遺伝子座スケールの長さを持つクロマチン（長鎖クロマチン）を、制御された修飾パターンの下で合成する手法を開発しました。この実験系により、ヒストンがアセチル化された領域のパターンに応じてヌクレオソームの接触頻度のパターンとクロマチン構造のゆらぎダイナミクスが大きく変化することを、一分子観察などの方法を用いて初めて直接実証しました。

本研究は科学雑誌『Science Advances』オンライン版（11月19日付：日本時間11月20日）に掲載されました。

96個のヌクレオソームが数珠つなぎになった再構成「長鎖クロマチン」

関連リンク

理化学研究所、定量生命科学研究所、立命館大学、科学技術振興機構

発表雑誌