生細胞内における共局在するG4構造とR-ループのゲノムワイドマッピング

Core Concepts

生細胞内の共局在するG4構造とR-ループは、転写活性の高い遺伝子の調節領域に広く分布しており、それらの形成と解消が遺伝子発現調節に関与している。

Abstract

本研究では、生細胞内の共局在するG4構造とR-ループを網羅的に解析した。

ヒトHEK293細胞とマウス胚性幹細胞(mESC)において、G4構造とR-ループの共局在領域を同定した。
共局在するG4構造とR-ループは、細胞タイプ依存的に分布が異なり、転写活性の高い遺伝子の調節領域(プロモーターやエンハンサー)に多く存在することが明らかになった。
ヘリカーゼDhx9は、共局在するG4構造とR-ループの形成と解消を直接的に調節しており、Dhx9欠損によりmESCの自己複製能と分化能が障害された。
Dhx9は共局在するG4構造とR-ループ関連遺伝子の発現を調節することで、mESCの細胞運命決定に重要な役割を果たしていることが示された。

Stats

生細胞内の共局在するG4構造とR-ループの多くは、転写活性の高い遺伝子の調節領域に局在する。
Dhx9欠損により、約6200個の共局在するG4構造とR-ループの信号が有意に変動した。
Dhx9は共局在するG4構造とR-ループの約70%に直接結合しており、その結合領域は主にプロモーターやエンハンサーに存在する。

Quotes

生細胞内の共局在するG4構造とR-ループは、転写活性の高い遺伝子の調節領域に広く分布している。
ヘリカーゼDhx9は、共局在するG4構造とR-ループの形成と解消を直接的に調節している。
Dhx9欠損はmESCの自己複製能と分化能を障害し、Dhx9関連の共局在するG4構造とR-ループ遺伝子の発現を変化させる。

Key Insights Distilled From

Genome-wide mapping of native co-localized G4s and R-loops in living cells

by Liu,T., Shen... at www.biorxiv.org 06-04-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.03.597194v1

Deeper Inquiries

生細胞内の共局在するG4構造とR-ループの形成と解消は、どのようなメカニズムで転写調節に関与しているのか?

共局在するG4構造とR-ループは、転写調節に重要な役割を果たしています。これらの構造は主に活性プロモーターやエンハンサー領域に局在し、転写活性遺伝子と関連しています。G4構造は転写開始点（TSS）周辺で特に多く見られ、R-ループも同様にTSS周辺に集中しています。これらの構造が転写開始点に集中することから、共局在するG4構造とR-ループは遺伝子の転写を調節する可能性があります。さらに、活性クロマチンマーカー（H3K4me3、H3K27ac、H3K36me3、H3K4me1）やRNAポリメラーゼIIとの重なりが観察され、これらの構造が転写活性と関連していることを示唆しています。したがって、共局在するG4構造とR-ループは、転写の制御に直接関与し、遺伝子発現の調節に重要な役割を果たしています。