九州大学(九大)は、細胞内におけるタンパク質-DNA相互作用の全体像を捉える方法を開発したと発表した。

細胞内におけるタンパク質-DNA相互作用の全体像を捉える方法の参考図 (出所:九州大学Webサイト)

同成果は、九大大学院医学研究院医化学分野の梅山大地 学術研究員と伊藤隆司 教授によるもの。詳細は国際学術雑誌「CellReports」のオンライン版に掲載された。

ヒトの身体を形成しているさまざまな細胞は、基本的に同一のゲノムDNAを持っているが、ゲノム中の遺伝子を取捨選択して使うことによって、それぞれの個性を発揮したり環境変化に適応したりしている。

この取捨選択を行うのがDNAに結合する転写因子やヒストンなどのタンパク質だ。したがって、ゲノムの働き方を包括的に理解するには、ゲノムDNA上のタンパク質結合部位を網羅的に明らかにする必要があり、それを実現する方法として、細胞から単離した核にDNA切断酵素を働かせる方法が用いられている。しかし、これらの方法は、操作が煩雑な上に、核を単離する過程でDNAとタンパク質の相互作用が失われる危険性も有していた。これに対して研究グループは、ジメチル硫酸(DMS)という細胞膜を通過してDNAをメチル化する化合物に着目した。

今回の研究では、DMSを作用させた細胞からDNAを取り出して、メチル化部位で切断する反応を施してから次世代シーケンサで分析したところ、タンパク質の結合部位が切断を免れた場所として同定されたという。この結果、「DMS-seq」と命名されたこの方法によって、核を単離せずに細胞内におけるタンパク質-DNA相互作用の全体像を明らかにすることが可能になったとしている。

また、DNAを核内に収納する染色体の基本構造であるヌクレオソームの中心位置を遺伝子操作なしに同定することにも成功した。こうした結果から、「DMS-seq」は、さまざまな分野の研究を基礎から支える技術になることが期待されると研究グループは説明している。