ALSDシミュレーションによるヒストンテールの構造探索

Conformational sampling of a histone tail with ALSD simulation

池部 仁善; 櫻庭 俊; 河野 秀俊

Ikebe, Kimiyoshi; Sakuraba, Shun; Kono, Hidetoshi

ヒトをはじめとする全ての真核生物では、DNAはヒストンと呼ばれるタンパク質との複合体(ヌクレオソーム)として存在し、DNAの機能発現はヌクレオソームの凝集体(クロマチン)の形成と解体によって調節されることが知られている。近年では、ヒストン蛋白質の末端領域であるヒストンテール(テール)への化学修飾が、このクロマチンの状態変化を引き起こしていると考えられている。このメカニズムの詳細を知るには、化学修飾の有無によるテールの状態変化について正しく理解する必要があるが、従来の実験的手法では、特定の立体構造を持たないタンパク質領域(IDR)であるテールの詳細な構造情報を得ることが難しかった。そこで本研究では、我々が新たに開発した構造探索用計算手法であるALSDシミュレーションにより、ヌクレオソーム上のテールの構造探索を行い、その描像を明らかにした。IDRの一種であるテールは自由に動き回るランダム鎖のようなものだと考えられがちだが、正電荷を持つリジン,アルギニン残基を多く持ち、負電荷を持つDNAのリン酸骨格と強く静電相互作用するため、水中に向かって伸びた様な構造はほとんどとらないことが明らかとなった。また、化学修飾のターゲットとなるリジンはアルギニンと比べてヌクレオソーム表面に露出する確率が高いことから、クロマチン形成時において、強い負電荷を持つヌクレオソーム同士を凝集させる役割を果たしていることが示唆された。

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