オープンクロマチンとは、クロマチンが遺伝子発現を可能にするようにほどけた構造を指します。このほどけたクロマチンは、転写因子やRNAポリメラーゼといった分子がDNAと結合しやすくなっており、そのため遺伝子がアクティブに転写されます。反対に、より密に締められたクロマチンは遺伝子転写が抑制された状態を示しています。オープンクロマチンは、細胞が特定の形態と機能を獲得するために必要な遺伝情報の一部だけを選択的に利用することを可能にする上で重要な役割を担っています。
ATAC-Seqによるオープンクロマチンの探索
ATAC-Seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin by sequencing）は、染色体上のオープンなクロマチン領域を定量的に調査する手法です。染色体のアクセシビリティを判断するために、Tn5トランスポゼーゼを用います。Tn5は、DNAをランダムに切断し、自身のシーケンスを挿入します。
ATAC-seqの手順は以下のような流れです。まず、Tn5トランスポゼーゼを添加し、オープンクロマチン領域にシーケンスを挿入します。挿入されたシーケンスに対応する配列とその周辺は、次世代シーケンシングにより配列決定されます。得られた配列データから、オープンクロマチン領域の位置とアクセシビリティを推定します。
具体的な計算例としては、シーケンスリード数の違いを用いてオープンクロマチン領域の強度を比較します。リード数が多い領域ほど、その領域がオープンであったことを示唆しています。
エピゲノムとの関係
エピゲノムとは、遺伝情報そのものは変わらないものの、その遺伝情報の読み取り方を制御する化学的修飾のことを指します。オープンクロマチンと閉じたクロマチンは、エピゲノム的な制御によって決まります。
オープンクロマチンの歴史と経緯
オープンクロマチンの概念は、近年になって確立されました。それ以前にも細胞の遺伝子発現パターンの解明に向けた研究が行われてきましたが、オープンクロマチンという具体的な概念が提唱される前は、遺伝子のオン/オフの切り替えに関わる機構はあまり理解されていませんでした。
オープンクロマチンの問題点と対応策
オープンクロマチンの研究はまだ発展途上であり、全ての染色体領域のアクセシビリティを正確に把握するのは難しいです。また、ATAC-Seq等の実験条件やデータ解析にはバリエーションがあり、それぞれの手法で異なる結果が生じる可能性があります。これらの問題を解決するためには、一貫した実験プロトコルとデータ解析方法の採用、複数の手法を用いた相補的な分析等が必要となります。
オープンクロマチンの応用
オープンクロマチンの研究は、臨床領域でも注目されています。例えば、がん細胞ではオープンクロマチン領域が通常の細胞と比較して変化し、それが腫瘍の成長や進行に関与している可能性が示唆されています。このように、オープンクロマチンの研究は、新たな疾患治療法の開発に貢献していくと期待されています。
参考書籍
バイオ実験基本セット
- これからはじめる人のためのバイオ実験基本ガイド (KS生命科学専門書)
- イラストでみる超基本バイオ実験ノート―ぜひ覚えておきたい分子生物学実験の準備と基本操作 (無敵のバイオテクニカルシリーズ)
- 改訂 バイオ試薬調製ポケットマニュアル〜欲しい試薬がすぐにつくれる基本操作と注意・ポイント
- バイオ実験法&必須データポケットマニュアル―ラボですぐに使える基本操作といつでも役立つ重要データ
- バイオ実験超基本Q&A―意外に知らない、いまさら聞けない
バイオ実験イラストレイテッド
- バイオ実験イラストレイテッド〈1〉分子生物学実験の基礎 (細胞工学別冊 目で見る実験ノートシリーズ)
- バイオ実験イラストレイテッド②
- バイオ実験イラストレイテッド〈3+〉本当にふえるPCR (目で見る実験ノートシリーズ)
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- バイオ実験イラストレイテッド〈5〉タンパクなんてこわくない (目で見る実験ノートシリーズ)
- バイオ実験イラストレイテッド⑥
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