【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　准教授　鎌形清人
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 液－液相分離して形成したDNA液滴中で、DNA結合タンパク質が長いDNAの中から標的dna_dnaを見つけ出す過程を単分子追跡しました。
• DNA液滴内でタンパク質が標的を探索するときにDNAの複数個所と同時に結合することを発見しました。
• 本成果は液―液相分離とDNAタンパク質の機能解析ツールとして貢献すると期待されます。

【概要】

DNA結合タンパク質は長いゲノムDNAの中から標的配列を驚くほど素早く探し出し、特異的に結合して機能を発揮します。ではDNA結合タンパク質はどのようにこの探索問題を解いているのでしょうか?

これまでの研究では、希薄なDNA上でタンパク質の動きを単分子レベルで追跡し、DNA上を滑るように探索するスライディング運動などが提案されてきました。しかし最近、細胞内で液－液相分離して形成したDNA液滴（DNAが密集し込み合った状態）の存在が見つかり、実験条件として理想的な希薄条件下で細胞での標的探索の仕方を推測する方法に疑問が投げかけられました。

東北大学多元物質科学研究所の鎌形清人准教授らの研究グループは、液－液相分離して形成したDNA液滴を試験管内に再現し、4種類のDNA結合タンパク質が長いDNAの中から標的を見つけ出す過程を調べました。その結果、DNA 結合タンパク質は4種類ともDNA液滴内で速く動くときと遅く動くときがあること、そしてタンパク質のDNA結合部位の数が増えると遅い動きの割合が増えることが分かりました。これは、DNA液滴内でDNA結合タンパク質が標的を探索するときにDNAの複数個所と同時に結合することを表しています。DNA結合タンパク質は複数のDNA配列を同時に読み、効率的な標的探索を実現していると考えられます。

本研究成果は、2023年6月7日（英国時間）付けで、英国科学誌Nucleic Acids Research（オンライン版）に掲載されました。

詳細（プレスリリース本文）

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（研究に関すること）
東北大学多元物質科学研究所　
准教授　鎌形 清人（かまがた　きよと）
電話： 022-217-5843
E-mail：kiyoto.kamagata.e8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学多元物質科学研究所　広報情報室
電話： 022-217-5198
E-mail：press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）