細胞生物学：単一生細胞でのヒストンアセチル化によるRNAポリメラーゼII活性化の調節

真核細胞では、ヒストンの翻訳後修飾が遺伝子調節に重要な役割を担っている。ヒストンアセチル化についての初期研究をはじめとして、現在、さまざまな残基特異的修飾がRNAポリメラーゼII（RNAP2）の活性に関係しているが、このような標識が転写の能動的な調節因子であるのか、あるいは単なる受動的副産物であるのかは分かっていない。これは、従来の研究が固定された細胞集団に依存しているからで、そのため時間分解能の限界が良くても数分だったり、翻訳後のヒストン修飾に関連する因子が実際は同一細胞に同時に存在していない可能性があったりしている。従って、単一生細胞で、ヒストン修飾とRNAP2の動的な相互作用をより高い時間分解能で調べる補完的な手法が必要である。本論文では、この問題に対処するために、蛍光顕微鏡により生細胞で残基特異的ヒストン修飾とRNAP2リン酸化を追跡する系を開発した。これにより時間分解能は数十秒の範囲にまで上昇した。我々の単一細胞解析から、ある遺伝子座のヒストンH3リシン27のアセチル化が、下流の転写動態を50％も変化させることがあり、2つの時間的に分離した事象に影響を与えることが明らかになった。アセチル化は、最初に転写活性化因子の探索動態を上昇させ、その後、RNAP2の転写開始から伸長への移行を促進した。後者の特徴は、クロマチン免疫沈降後の塩基配列解読により、ゲノム全域で見られた。我々は、アセチル化によるこのような調節がロバストで調整可能な転写応答につながると考えている。

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