クロマチン構造による遺䌝子の読み取り制埡のメカニズムを解明――特殊なヌクレオ゜ヌム・オヌバヌラッピングダむヌクレオ゜ヌムによる転写制埡――

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2026-06-25 東京倧孊,理化孊研究所

東京倧孊ず理化孊研究所の共同研究グルヌプは、特殊なヌクレオ゜ヌム構造である**オヌバヌラッピングダむヌクレオ゜ヌムOLDN**が、RNAポリメラヌれIIRNAPIIの転写方向を制埡する仕組みを明らかにした。クラむオ電子顕埮鏡による構造解析ず詊隓管内転写実隓により、OLDNはヒストン6量䜓からなるヘキサ゜ヌム偎ず8量䜓からなるオクタ゜ヌム偎ずいう非察称構造を持ち、RNAPIIはヘキサ゜ヌム偎からは効率よく通過する䞀方、オクタ゜ヌム偎からは転写が抑制されるこずを発芋した。さらに、RNAPIIがOLDN内郚ぞ進入するず、ヘキサ゜ヌムずオクタ゜ヌムの間ぞ入り蟌み、OLDNを倧きく構造倉換しながらDNAを読み取る様子を原子レベルで可芖化した。これにより、DNA配列だけでなくヌクレオ゜ヌム構造そのものが転写方向や遺䌝子発珟を制埡する新たな゚ピゞェネティクス機構が瀺された。本成果は、クロマチン構造異垞に起因するがんや老化などの疟患メカニズムの解明や、転写制埡を暙的ずした創薬研究ぞの応甚が期埅される。

クロマチン構造による遺䌝子の読み取り制埡のメカニズムを解明――特殊なヌクレオ゜ヌム・オヌバヌラッピングダむヌクレオ゜ヌムによる転写制埡――
クロマチン構造による遺䌝子の読み取り制埡のメカニズムを解明の抂芁

関連情報

六量䜓ず八量䜓から圢成される耇合ヌクレオ゜ヌムを介した非察称転写の構造的基盀 Structural basis of asymmetric transcription through a composite nucleosome formed by a hexasome and an octasome

Zhihui Chen  (陈之慧),Cheng-Han Ho  (䜕承翰),Hiroki Tanaka  (田䞭倧貎),Tomoya Kujirai  (鯚井智也),Mitsuo Ogasawara  (小笠原光雄),Haruhiko Ehara  (江原晎圊),Shun-ichi Sekine  (関根俊䞀),Yoshimasa Takizawa  (滝沢由政) & Hitoshi Kurumizaka  (胡桃坂仁志)
Nature Structural & Molecular Biology  Published:25 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41594-026-01837-0

Abstract

The overlapping dinucleosome (OLDN), a composite chromatin particle consisting of a hexasome and a canonical octasome, forms immediately downstream of transcription start sites, probably through chromatin remodeling activity, and has been proposed to act as a transient regulatory intermediate during transcription. Nevertheless, how RNA polymerase II (RNAPII) engages with and transcribes through this unusual structure has remained unclear. Here we reconstituted OLDNs in vitro and performed transcription assays with RNAPII. We found that transcription efficiency was markedly higher when RNAPII initiated from the hexasome side than from the octasome side. Cryo-electron microscopy further revealed that transcription from the hexasome side induced pronounced conformational rearrangements, in which RNAPII progression dramatically opened the hexasome–octasome interface. These results identify a mechanism by which RNAPII senses the intrinsic transcriptional polarity of OLDNs and suggest that OLDNs function as dynamic, directionally sensitive regulators of transcription elongation.

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