2026-10-30 国立遺伝学研究所
国立遺伝学研究所、東京科学大学などの研究グループは、生きたヒト細胞の核内で、異なる種類のクロマチンの動きが、RNAポリメラーゼIとIIによって異なる形で制御されることを明らかにした。機械学習を導入したRepli-Histo標識法と、1分子ヌクレオソームイメージングを組み合わせ、クロマチンを4種類に分類して動きを解析。その結果、ユークロマチンからヘテロクロマチンに向かうほどヌクレオソームの動きが抑制されることを確認した。さらに、RNAポリメラーゼIIを阻害すると、ユークロマチンや核小体周辺のヘテロクロマチンで動きが増加した一方、RNAポリメラーゼIの阻害では、核小体周辺の特定のヘテロクロマチンでのみ動きが増加した。これにより、転写システムが核内の領域ごとにクロマチンの物理的状態を制御する仕組みが示された。遺伝子発現制御や核内構造の理解、がんなどの疾患研究への貢献が期待される。
図1：機械学習を用いたRepli-Histo標識と1分子ヌクレオソームイメージングの概要
＜関連情報＞
機械学習を用いたRepli-Histo標識により、生細胞におけるクロマチン運動に対する転写依存的な制約が明らかになった
Machine learning-assisted Repli-Histo labeling reveals distinct transcription-dependent constraints on chromatin motion in living cells
Katsuhiko Minami ∙ Kako Nakazato ∙ Kai Shimizu ∙ … ∙ Hiroshi Kimura ∙ S.S. Ashwin ∙ Kazuhiro Maeshima
Cell Reports Published:October 29, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.118235
Highlights
•Machine learning classifies four Repli-Histo chromatin classes in living human cells
•Nucleosome motion is progressively constrained from euchromatin to heterochromatin
•RNA Pol II transcription constrains euchromatin and nucleolar heterochromatin
•RNA Pol I transcription selectively constrains nucleolar Class III heterochromatin
Summary
Genomic DNA is wrapped around core histones to form nucleosomes, which are organized in cells from euchromatin to heterochromatin with distinct genome functions. Although transcription is known to shape chromatin behavior in live cells, it remains unclear how different transcription systems act across chromatin classes and nuclear subcompartments. We develop machine learning-assisted Repli-Histo labeling to classify euchromatin and heterochromatin classes (classes IA, IB, II, and III) and combine it with single-nucleosome imaging in living human cells. Nucleosome motion is progressively constrained from euchromatin to heterochromatin. RNA polymerase II inhibition by THZ1, DRB, or α-amanitin increases nucleosome motion in euchromatic classes IA and IB and in heterochromatin around nucleoli, but not at the nuclear periphery. In contrast, RNA polymerase I inhibition by CX-5461 selectively increases nucleosome motion in Class III heterochromatin around nucleoli. Our study reveals that Pol II and Pol I transcription shape chromatin behavior in distinct chromatin classes and nuclear subcompartments.
