分子生物学:生理的なV(D)J組換えにおけるクロマチンループ突出の基本的な役割
Nature 573, 7775 doi: 10.1038/s41586-019-1547-y
RAGエンドヌクレアーゼは、B細胞前駆細胞においてD断片をJH断片に結合した後、上流のVH断片をDJH中間体に結合することで、Igh V(D)Jの構築を開始させる。マウスのプロB細胞では、Ighの3′末端にあるCTCF結合エレメント(CBE)に係留されたクロマチンループドメインの内部にサブドメインがあり、これには5′側のCBEに係留されたIGCR1、DH断片、RAG結合組換え中心(RC)が含まれる。RCは、JHに隣接するD断片(DQ52)、4つのJH断片、イントロンエンハンサー(iEμ)から構成されている。RAGによるロバストな切断が起こるのは、相補的な組換えシグナル配列(12RSSおよび23RSS)に挟まれた、対になったV(D)J断片に限定される。D断片は下流側と上流側を12RSSに挟まれており、これらの12RSSは下流側と上流側で、向き合って配向したJH-23RSSとVH-23RSSとそれぞれ欠失による結合を仲介する。12/23には互換性があるにもかかわらず、上流側のD-12RSSを介した逆位のD-to-JH結合はまれである。プラスミドを基盤としたアッセイでは、推定されている直線的スキャン機構とは異なり、逆位のD-to-JH結合が見られないのは、下流側のD-12RSSが塩基配列によって選択されるためだとされてきた。RAGは、コヒーシンを介したループ突出によって形成される可能性のある、向き合った配向のCBEに係留されたクロマチンループを直線的にスキャンすることから、我々はRAGによるクロマチンスキャンの役割を再検討した。今回我々は、RCに結合したRAGが、JH-23RSSの染色体での配向によりプログラムされ、向き合って配向したD-12RSSを探して3′側Ighサブドメイン内の上流のクロマチンを直線的にスキャンし、その結果、RCのベースとなるDQ52を除く、全てのD断片で欠失による結合が仲介されること、また、DQ52は拡散に関連する機構で結合することを示す。JH断片を欠失させて作り出したDQ52をベースとするRCでは、下流側のDQ52-RSSに結合したRAGは、下流の定常領域エキソンを含む3′側Ighサブドメインをスキャンする。このスキャンは、ヌクレアーゼ活性のないCas9による標的への結合、Ighの反復性のスイッチ配列を介した転写、3′側IghのCBEを基盤とするループの係留によって妨げることができる。それぞれのスキャン障害は、障害が起こった領域内の潜在的な基質配列に対するRAG活性を局所的に上昇させる。RCでのクロマチン相互作用についての高分解能マッピングから、このような局所的なRAGの標的化には、対応するループ突出過程(クロマチンに、RCに結合したRAGを通過させる過程)の障害が関連していることが明らかになった。

