ヘテロクロマチンタンパク質による液-液相分離機構を解明

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 古川亜矢子 農学研究科准教授(研究当時:横浜市立大学客員研究員)、西村善文 横浜市立大学名誉教授(同特任教授)、清水伸隆 理化学研究所グループディレクター(研究当時:高エネルギー加速器研究機構教授)、寺田透 東京大学教授、千田俊哉 高エネルギー加速器研究機構教授、中山潤一 基礎生物学研究所教授らの研究グループは、ヘテロクロマチンタンパク質HP1αによる液-液相分離の分子機構を解明しました。

 液-液相分離とは自発的に液滴を形成する現象で、細胞内のさまざまな顆粒形成に関与するとされ、核内では濃縮し遺伝子の発現が抑えられた状態のヘテロクロマチン形成にも関与すると考えられています。HP1αの構造はN末テイル・クロモドメイン・ヒンジ領域・クロモシャドードメインから成りますが、リン酸化N末テイルとクロモドメインの末端にある特異的な塩基性領域がお互いに結合した動的な2量体構造が中間体となり液-液相分離が起こっていることを解明しました。

 さらに、この特異的な塩基性領域が変異した細胞ではヘテロクロマチンの大きさが変化し、HP1αの液-液相分離とヘテロクロマチン形成が関連することを解明しました。

 本研究成果は、2025年3月24日に、国際学術誌「Nucleic Acids Research」に掲載されました。

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(左)低濃度ではリン酸化Nテイル(pS)と7番目の塩基性領域(b7)との相互作用がある。(右)少し濃度が濃くなると分子間相互作用によりリン酸化Nテイル(pS)とクロモドメイン中の4番目の塩基性領域(b4)が結合し2量体を形成する。濃度がさらに濃くなるとこの2量体構造がさらに会合して液-液相分離を引き起こす。
研究者情報
書誌情報

【DOI】
https://doi.org/10.1093/nar/gkaf154

【書誌情報】
Ayako Furukawa, Kento Yonezawa, Tatsuki Negami, Yuriko Yoshimura, Aki Hayashi, Jun-ichi Nakayama, Naruhiko Adachi, Toshiya Senda, Kentaro Shimizu, Tohru Terada, Nobutaka Shimizu, Yoshifumi Nishimura (2025). A dynamic structural unit of phase-separated heterochromatin protein 1α as revealed by integrative structural analyses . Nucleic Acids Research, 53, 6, gkaf154.