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遺伝子の転写の「伸長」場所は動きやすいことを発見

 
~生きた細胞の核の中で遺伝子が転写される場所のリアルタイム可視化に成功~

公開日:2021.12.10

 

研究成果 Life & Health

  • 遺伝子のRNAへの転写は遺伝子発現の最初のステップである。今回、その転写を行う酵素(RNAポリメラーゼII)の活性化状態を、生きた細胞で検出し可視化するための遺伝子コード型蛍光プローブを開発した。
  • この蛍光プローブにより、生きた細胞の核の中における転写の場所と動態を解明することができた。特に、転写の「開始」と「伸長」は核の中でも別の場所で行われていることが示唆された。
  • 開発したプローブを組み込んだモデル動物の作製が可能となり、生体における個体発生や病態変化に伴う遺伝子発現の制御機構の解明が期待できる。

 東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系の内野哲志大学院生(博士後期課程2年/科学技術創成研究院リサーチフェロー)、伊藤由馬助教(徳永万喜洋研究室)、科学技術創成研究院 細胞制御工学研究センターの木村宏教授らは、九州大学 生体防御医学研究所の大川恭行教授との共同研究により、遺伝子のRNAへの転写を担う酵素であるRNAポリメラーゼIIの活性化型を、生きた細胞の核の中で可視化する蛍光プローブの開発に成功した。具体的には、活性化型のRNAポリメラーゼIIはリン酸化されており、このリン酸化を選択的に観察することで、生きた細胞の核の中で転写が行われる場所の動態を明らかにできた。特に、転写の「開始」と「伸長」は、核の中でも別の場所で行われていることを示唆する観察結果が得られた。
 本研究で開発したプローブは、遺伝子コード型であるため、遺伝子発現の研究に広く応用可能であり、組織や個体レベルでの転写制御解析への活用、生体における個体発生や病態変化に伴う遺伝子発現の制御機構の解明が期待される。
 本研究成果は2021年12月2日、細胞生物学雑誌「Journal of Cell Biology」にオンライン掲載された。

転写伸長型RNAポリメラーゼII(RNAP2)

(A)DNAの遺伝情報はRNAへ転写される。
(B)RNAを転写中のRNAポリメラーゼII(RNAP2)は、C末端領域の繰り返し配列中の2番目のセリン(S2)がリン酸化を受けている。S2がリン酸化されたRNAP2を特異的に検出することで、転写の場所を検出することができる。

論文情報

タイトル:
著者名:
Satoshi Uchino, Yuma Ito, Yuko Sato, Tetsuya Handa, Yasuyuki Ohkawa, Makio Tokunaga, and Hiroshi Kimura
掲載誌:
Journal of Cell Biology
DOI:
10.1083/jcb.202104134

研究に関するお問い合わせ先

生体防御医学研究所 大川 恭行 教授