生命を生み出す細胞プロセスを初めて生体内で捉える(Messy life-producing cellular process caught in action for first time)

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2026-08-20 ペンシルベニア州立大学(Penn State)

ペンシルベニア州立大学の研究チームは、細胞内でDNAの情報をRNAへ読み取る「転写」の過程を、従来の精製・再構成された実験系ではなく、生きた細胞に近い状態で初めて捉えた。ショウジョウバエの胚から、RNAポリメラーゼIIとDNA、RNA、関連タンパク質などが結合した転写複合体をほぼ本来の状態で取り出し、クライオ電子顕微鏡(cryo-EM)で解析した。その結果、RNAポリメラーゼIIは常に同一の構造を取るのではなく、通常の12サブユニット型に加え、2つのサブユニットを欠く10サブユニット型など複数の状態で存在することが判明。DNAを密に収納する状態と、遺伝子を読み取るために利用可能にする状態の移行過程も示唆された。研究は、細胞内の分子機構が従来の単純化された実験系よりはるかに動的で複雑であることを示し、自然な細胞環境で生命現象を解析する新しい手法を提示した。

生命を生み出す細胞プロセスを初めて生体内で捉える(Messy life-producing cellular process caught in action for first time)
RNA polymerase II transcription complexes were isolated directly from fruit fly embryos, preserving many of the proteins, DNA, RNA and nucleosomes present in the cell.
Credit: Courtesy of Katsuhiko Murakami / Penn State. Creative Commons

<関連情報>

ショウジョウバエにおける天然RNAポリメラーゼII転写複合体およびヌクレオソームの構造的特徴付け Structural Characterization of Native RNA Polymerase II Transcription Complexes and Nucleosomes in Drosophila melanogaster

Natalie L. Venette-Smith,Rishi K. Vishwakarma,Varun Venkatakrishnan,Roberta Dollinger,Josie Schultz,Paul Babitzke,Ganesh Anand,David S. Gilmour,Jean-Paul Armache & Katsuhiko S. Murakami
Nature Communications  Published:05 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75963-0  Early provide

Abstract

Structural studies of eukaryotic RNA polymerase II (Pol II) transcription often rely on in vitro assembly, which may not fully represent native conditions. To investigate Pol II transcription in metazoan cells, we developed a method to isolate native transcription complexes from Drosophila melanogaster embryos using FLAG-tag affinity purification and Micrococcal Nuclease treatment. Cryo-EM and proteomics studies revealed diverse transcription complexes and nucleosomes, including a metazoan Rpb4/Rpb7 stalk-less Pol II elongation complex and a hexameric nucleosome lacking an H2A/H2B dimer. Notably, nucleosome is found only downstream of the nucleosome elongation complex, underscoring it as a major energy barrier and a time-consuming step during Pol II progression through chromatin. Proteomics identified co-purified factors involved in transcription initiation, elongation, and RNA modification. This study provides a framework for investigations of transcription in cells, paving the way for future studies of transient and minor complexes.

細胞遺伝子工学
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