ヒトゲノムに存在する新たな「層」を発見(Georgia Tech Researchers Discover New Layer of the Human Genome)

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2026-08-28 ジョージア工科大学

ジョージア工科大学の研究チームは、ヒトDNAに組み込まれたRNAの構成要素「リボヌクレオチド」が、ゲノム上でどのように分布しているかを初めて包括的にマッピングした。研究では、これらがDNA中に無作為に存在するのではなく、活性化している遺伝子の開始点付近に特に多く、遺伝子活性が高いほど増加することを発見。さらに、DNAのねじれ(超らせん構造)を変化させ、転写に影響を及ぼす可能性が示された。従来はDNA修復によって除去されるべき「異常」と考えられがちだったリボヌクレオチドが、実際にはゲノムの物理構造や機能を調節する役割を持つ可能性がある。今回発見されたヒト核「リボーム」は、ゲノム維持や転写の理解を深めるほか、組み込みRNAの除去異常に関連する自己免疫疾患などの研究にもつながる可能性がある。

ヒトゲノムに存在する新たな「層」を発見(Georgia Tech Researchers Discover New Layer of the Human Genome)
Scientific rendering of multiple DNA double helices with several embedded ribonucleotides highlighted in red along the strands.

<関連情報>

ヒト核リボゲノムは、DNAに埋め込まれたリボヌクレオチドが転写関連DNAスーパーコイルのエピジェネティックな調節因子であることを示している Human nuclear ribomes reveal DNA-embedded ribonucleotides as epigenetic modulators of transcription-associated DNA supercoiling

Deepali L. Kundnani ∙ Yeunsoo Lee ∙ Taehwan Yang ∙ … ∙ Soojin V. Yi ∙ Nataša Jonoska ∙ Francesca Storici
Cell  Published:August 28, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.07.053

Highlights

  • Human ribomes reveal ∼1 million DNA-embedded rNMPs per nuclear genome
  • rNMPs accumulate at transcription start sites, CpG islands, R-loops, and G4s
  • RNase H2 loss reveals Top1-modulated rG enrichment at TSSs associated with transcription
  • Embedded rNMPs function as epigenetic modulators of DNA supercoiling

Summary

Ribonucleoside monophosphates (rNMPs) are the most abundant non-canonical nucleotides in DNA, yet their distribution and function in the human nuclear genome remain unclear. We present high-resolution maps of ∼1 million rNMPs per genome across diverse human cells, revealing a non-random nuclear “ribome,” the genome-wide landscape of embedded rNMPs, enriched in GC-rich regions, regulatory elements, and telomeres. Ribonucleotide-enriched zones (REZs) cluster near transcription start sites (TSSs), coincide with C–phosphate–G (CpG) islands, R-loops, and G4 structures, and scale with gene expression. Ribonuclease (RNase) H2 deficiency increases rGMP levels and is associated with topoisomerase 1 (Top1)-dependent, strand-biased rNMP enrichment near TSSs, while Top1 depletion further enhances rGMP accumulation. RNase H2-mediated nicking at rNMPs alters DNA supercoiling in vitro, and RNH2A-deficient cells show altered supercoiling at rNMP-enriched TSSs. Our findings identify embedded rNMPs as epigenetic modulators of DNA supercoiling linked to DNA sequence and transcription, revealing a connection between ribonucleotide processing and transcription-associated DNA topology in human cells.

細胞遺伝子工学
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