転写中にヌクレオソームに化学修飾を導入する機構を解明~RNA ポリメラーゼ II はヌクレオソームを通過中に修飾する~

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2026-01-29 東京大学,理化学研究所

東京大学 定量生命科学研究所と理化学研究所の共同研究グループは、転写中にヌクレオソームへ化学修飾(ヒストン H3 のメチル化)がどのように導入されるのかという分子機構を解明しました。DNA を RNA に転写する酵素「RNA ポリメラーゼ II(RNAPII)」が、転写の過程で解体したヌクレオソームを再構築する際、ヒストンメチル化酵素 Set2 が直接結合し修飾を導入することをクライオ電子顕微鏡解析で可視化。これにより、活発に転写されている領域に H3K36me3 修飾が正確に付加される仕組みが明らかになりました。また、このメカニズムはクロマチン構造や正常な遺伝子発現維持に重要であり、がんなどエピジェネティクス異常による疾患理解や創薬への貢献が期待されます。成果は国際誌『Science Advances』に掲載されました。

転写中にヌクレオソームに化学修飾を導入する機構を解明~RNA ポリメラーゼ II はヌクレオソームを通過中に修飾する~
RNA ポリメラーゼ II による転写に伴うヒストンメチル化酵素 Set2 によるヒストンメチル化

<関連情報>

FACTと協調したSet2による転写共役H3K36トリメチル化の構造的基礎 Structural basis of transcription-coupled H3K36 trimethylation by Set2 in coordination with FACT

Tomoya Kujirai, Haruhiko Ehara, Tomoko Ito, Masami Henmi, […] , and Hitoshi Kurumizaka
Science Advances  Published:28 Jan 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aed1952

Abstract

Trimethylation of the histone H3K36 residue (H3K36me3) plays an indispensable role in ensuring transcription fidelity by suppressing undesired cryptic transcription in chromatin. H3K36me3 modification is accomplished by Set2/SETD2 during transcription elongation by the RNA polymerase II elongation complex (EC). Here, we found that Set2-mediated H3K36me3 deposition occurs on the nucleosome reassembling behind the EC. The histone chaperone FACT suppresses H3K36me3 deposition on the downstream nucleosome, thereby ensuring that Set2 targets specifically on the reassembling upstream nucleosome. Cryo–electron microscopy structures of the nucleosome-transcribing EC complexed with Set2 revealed that Set2 is anchored by the Spt6 subunit of the EC to capture both of the H3 N-terminal tails in a stepwise manner during the nucleosome reassembly process. Abrogation of the Set2-EC interaction leads to defective transcription-coupled H3K36me3 deposition. These insights elucidate the structure-based mechanism of transcription-coupled H3K36me3 deposition in chromatin.

細胞遺伝子工学
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