高速原子間力顕微鏡が明かすエストロゲン受容体のDNA認識メカニズム~癌の新たな治療標的となる転写過程の動態観察に成功~

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2025-04-22 九州大学

九州大学の研究チームは、高速原子間力顕微鏡(HS-AFM)を用いて、エストロゲン受容体(ER)がDNA配列をどのように識別するかを初めてリアルタイムで観察することに成功した。ERは乳がんの治療標的であることから、そのDNA認識機構の理解は重要視されていた。研究では、ERがDNA上を拡散しながら、特定の配列に達すると瞬時に構造を変化させ結合する様子が可視化された。これにより、転写制御の高精度な時間的制御機構が解明され、今後の創薬開発にも貢献が期待される。

<関連情報>

遺伝子活性化にズームイン: 高速原子間力顕微鏡によるエストロゲン受容体αの二量体化とDNA結合の可視化 Zooming into Gene Activation: Estrogen Receptor α Dimerization and DNA Binding Visualized by High-Speed Atomic Force Microscopy

Goro Nishide,Tomoka Ishibashi,Keesiang Lim,Yujia Qiu,Masaharu Hazawa,Ayami Matsushima,and Richard W. Wong
ACS Nano  Published: April 18, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.4c14943

Abstract

高速原子間力顕微鏡が明かすエストロゲン受容体のDNA認識メカニズム~癌の新たな治療標的となる転写過程の動態観察に成功~

Estrogen receptor α (ERα) is pivotal in gene regulation, particularly in estrogen-responsive cancers. However, the full-length molecular dynamic structure of ERα remains elusive. In this study, we employ high-speed atomic force microscopy (HS-AFM) to visualize ERα interactions with the estrogen response element (ERE) under both ligand-present and ligand-absent conditions. ERα binds to ERE even in the absence of estrogen, although the presence of the ligand significantly enhances binding precision and stability. Our real-time, high-resolution HS-AFM imaging captures ERα structural transitions from monomeric to dimeric forms, elucidating the molecular mechanisms by which estrogen modulates DNA-binding specificity. Based on these findings, we propose a ligand-induced dimerization (LID) model, wherein estrogen facilitates the optimal loading of ERα onto DNA. These insights deepen our understanding of hormone signaling in cancer and hold promise for the development of future therapeutic strategies targeting hormone-related malignancies.

生物工学一般
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