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

ad

2025-03-24 横浜市立大学

横浜市立大学大学院生命医科学研究科の西村善文名誉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が液-液相分離を通じてヘテロクロマチン形成に関与する分子機構を解明しました。HP1αは、N末端テイル、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構成されます。研究では、リン酸化されたN末端テイルとクロモドメイン内の特定の塩基性領域が相互作用し、動的な二量体構造を形成することで液-液相分離が促進されることが明らかになりました。さらに、この塩基性領域に変異を持つ細胞では、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密接に関連していることが示されました。この成果は、細胞核内での遺伝子発現制御の理解に重要な知見を提供します。

<関連情報>

統合的構造解析によって明らかになった相分離ヘテロクロマチンタンパク質1αの動的構造単位 A dynamic structural unit of phase-separated heterochromatin protein 1α as revealed by integrative structural analyses

Ayako Furukawa, Kento Yonezawa, Tatsuki Negami, Yuriko Yoshimura, Aki Hayashi, Jun-ichi Nakayama, Naruhiko Adachi, Toshiya Senda, Kentaro Shimizu, Tohru Terada, …
Nucleic Acids Research  Published:24 March 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkaf154

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

Graphical Abstract

Abstract

The heterochromatin protein HP1α consists of an N-terminal disordered tail (N-tail), chromodomain (CD), hinge region (HR), and C-terminal chromo shadow domain (CSD). While CD binds to the lysine9-trimethylated histone H3 (H3K9me3) tail in nucleosomes, CSD forms a dimer bridging two nucleosomes with H3K9me3. Phosphorylation of serine residues in the N-tail enhances both H3K9me3 binding and liquid–liquid phase separation (LLPS) by HP1α. We have used integrative structural methods, including nuclear magnetic resonance, small-angle X-ray scattering (SAXS), and multi-angle-light scattering combined with size-exclusion chromatography, and coarse-grained molecular dynamics simulation with SAXS, to probe the HP1α dimer and its CSD deletion monomer. We show that dynamic intra- and intermolecular interactions between the N-tails and basic segments in CD and HR depend on N-tail phosphorylation. While the phosphorylated HP1α dimer undergoes LLPS via the formation of aggregated multimers, the N-tail phosphorylated mutant without CSD still undergoes LLPS, but its structural unit is a dynamic intermolecular dimer formed via the phosphorylated N-tail and a basic segment at the CD end. Furthermore, we reveal that mutation of this basic segment in HP1α affects the size of heterochromatin foci in cultured mammalian cells, suggesting that this interaction plays an important role in heterochromatin formation in vivo.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました