金沢大学 ナノ生命科学研究所

PMLボディによる遺伝子制御のメカニズムの一端を解明

基礎生物学研究所/生命創成探究センターの栗原美寿々研究員および宮成悠介特任准教授(現所属:金沢大学ナノ生命科学研究所 准教授)らは、長崎大学大学院医歯薬学総合研究科の淵上剛志准教授らと共同で、PMLボディ(※1)による遺伝子制御メカニズムの一端を明らかにすることに成功しました。

PMLボディは、がん抑制因子であるPMLタンパク質が凝集してできた構造体で、ゲノムDNAと一緒に核内に存在します。研究グループは、ALaP法(※2)という新規技術を開発することにより、PMLボディがY染色体上の遺伝子群を制御していることを明らかにしました。PMLボディがDNAメチル化酵素DNMT3Aを制御することによって、Y染色体の遺伝子を操っていることを見いだしました。

本研究は、これまで謎に包まれていたPMLボディの機能の一部を明らかにしたもので、PMLボディが関与するさまざまな生命現象(がん化、老化、ウイルス応答)の理解を深めることにつながると期待されます。

本研究成果は、2020年4月29日(米国東部標準時間)に専門誌『Molecular Cell』のオンライン版に掲載されました。

 

図1:PMLボディは細胞の核内にゲノムDNAと一緒に存在する球状の構造体

 


図2:PMLボディによる遺伝子制御
PMLボディはY染色体の遺伝子と寄り添うように存在し、遺伝子発現を制御している。特に、DNAメチル化酵素DNMT3Aを排除することにより、Y染色体の遺伝子群が正常に働くように機能している。

 

【用語解説】
※1 PMLボディ
細胞核内に存在するタンパク質の集合体。PMLタンパク質などのさまざまなタンパク質が凝集することによって形成されている。PMLの機能として、がん化、細胞死、老化、抗ウイルス応答に関与することが知られている。PMLボディが遺伝子制御に関与するという報告はこれまでにあったが、そのメカニズムは全く明らかになっていなかった。PMLボディは不溶性の特徴を持つため、その解析が困難であり、PMLボディがどのように遺伝子制御に関与するのか、またどのような遺伝子がその標的となっているのかは謎に包まれていた。

※2 ALaP法 (APEX-mediated chromatin Labeling and Purification)
通常、核内のタンパク質の機能解析には抗体を使ったクロマチン免疫沈降法が用いられるが、PMLボディは不溶性であるために、そのような従来法は適していなかった。そこで、PMLの周辺をAPEXというペルオキシダーゼ酵素を用いることによってラベルすることで、PMLボディと相互作用するゲノムDNA領域を同定することができるALaP法を開発した。

 

Article

Title: Genomic Profiling by ALaP-seq reveals transcriptional regulation by PML bodies through the DNMT3A exclusion
(ALAP-seq法の解析によって明らかになったPMLボディによる転写制御機構)

Journal: Molecular Cell

Authors: Misuzu Kurihara, Kagayaki Kato, Chiaki Sanbo, Shuji Shigenobu, Yasuyuki Ohkawa, Takeshi Fuchigami, Yusuke Miyanari
(栗原美寿々、加藤輝、三宝千秋、重信秀治、大川恭行、淵上剛志、宮成悠介)

DOI: 10.1016/j.molcel.2020.04.004

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