東京大学定量生命科学研究所遺伝子発現ダイナミクス研究分野の川崎 洸司 特別研究員（日本学術振興会特別研究員PD）と深谷 雄志 准教授による研究グループは、生きた細胞内において、転写因子と呼ばれるタンパク質の核内動態と、遺伝子発現を同時に可視化する超解像ライブイメージング技術を新たに構築することに成功しました。

遺伝子発現制御において中心的な役割を担うのはエンハンサーと呼ばれるゲノム中の調節配列です。本研究では本解析技術を駆使することで、「エンハンサー活性」と「転写因子の局所濃度変化」の生細胞内での同時計測を実現しました。詳細な解析の結果、エンハンサーが転写因子の局所濃度の動的変化を介して、遺伝子発現の時空間動態を緻密に制御していることを解明しました。さらに興味深いことに、ゲノム上に離れて存在する２つの異なる遺伝子が、転写因子が局所的に濃縮された場を共有することで、協調的に制御されるという全く新たな遺伝子発現制御機構の存在を世界に先駆けて明らかにすることに成功しました。加えて、ショウジョウバエ個体を用いたゲノム編集解析により、転写因子の局所濃度の制御に異常が生じることによって、遺伝子発現の時空間的なパターンが乱れ、結果として形態形成に著しい破綻が生じることも実験的に示されました。

以上の成果は、生物の持つゲノム情報がどのように正確に読み出されているのか、というセントラルドグマにおける基本原理の謎の解明につながる画期的成果です。また、転写因子の異常凝集は癌をはじめとするさまざまな疾患との関連が報告されていることから、本成果はこうした疾患メカニズムの解明や新規治療法の開発へ向けた基盤的知見となるものと期待されます。

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