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生命原理・自然の摂理
370779 DNAのねじれの力と向きが遺伝子に影響を与えている可能性
 
伊藤耕大 ( 25 会社員 ) 21/09/23 PM07
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構がDNA螺旋のねじれの力と巻き方によって遺伝子に変化を与えることを確認しました。今までDNAはねじれてるものと認識していたが、そのねじれた形にも意味があり生物の進化に影響を与えているのかもしれません。
以下リンクより引用
リンク
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 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(理事長 平野俊夫。以下「量研」という。)量子生命科学領域 生体分子シミュレーショングループの石田恒上席研究員と河野秀俊グループリーダーは、DNAにねじれの力を加えると遺伝子発現が変わる可能性と、それがDNAの本質的な構造である「右巻きのらせん」が考えられることを、スーパーコンピュータによるシミュレーションで明らかにしました。

 生命活動に欠かせないタンパク質は、生物の遺伝情報に基づいて作られます。この遺伝情報を担うのが「二重らせん」の形で広く知られるDNAで、すべての生物が共通して持つものです。DNAは、「ヒストン3)」と呼ばれるタンパク質にDNAが巻き付いた「ヌクレオソーム」と呼ばれる構造で存在しています。ヌクレオソームはDNAを安定に細胞核内に収納すると同時に、DNAをヒストンから解離したりヌクレオソーム同士の集合状態を変えたりすることで、遺伝子発現のON/OFFスイッチを調節していることが知られています。

 さまざまな組織に分化した細胞は、基本的には同じ遺伝情報を持っていますが、そのON/OFFの状態がそれぞれ異なります。このON/OFFの状態を変えるためにさまざまなタンパク質などの分子が結合して、ヌクレオソームの構造を変えることがわかっています。しかし、タンパク質が結合することでどのように力がかかりその物性状態を変えるかは、原子レベルではよくわかっていませんでした。DNAは周りの分子との相互作用で、引っ張られたり、ねじられたり、さまざまな力を受けています。今回、研究チームはこの力のうち、ねじれの力とその向きに着目しました。DNAがねじれの力を受けた時にどのような変化が起こるか、スーパーコンピュータを用いた大規模なシミュレーション計算によって詳細な解析を行いました。

 その結果、ねじれの力とその向き(右巻き、左巻き)によって、ヌクレオソームの構造が大きく変化する様子を捉えることに成功しました。この変化は、DNAが本来持つ右巻きの二重らせん構造によるものであること、また、ねじれの力がかかる向きが、遺伝子発現のON/OFFスイッチの入りやすさに積極的に関与している可能性が高いことを明らかにしました。これは、生命の基本原理である遺伝子発現のメカニズムが、実は「DNAが持つ右巻きのらせん構造」と「ねじれの力がかかる向き」の単純な仕組みによっても調整されている可能性が考えられ、生物学において興味深い結果を示しています。この成果は、米国科学アカデミー発行の科学誌「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS)」に令和3年2月9日(火)AM 5:00(日本時間)に掲載されます。

 本研究は、文部科学省 ポスト「京」重点課題1 生体分子システムの機能制御による革新的創薬基盤の構築) (Project ID: hp180191 and hp190171)、スーパーコンピュータ「富岳」成果創出加速プログラム(全原子・粗視化分子動力学による細胞内分子動態の解明 (hp200135)、HPCIシステム利用研究課題(Project ID: hp180027, hp190007 and hp200029)、新学術領域クロマチン潜在能等(18K06173、JP18H05534)の支援を受けて実施されました。

引用終わり
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