転写制御構造生物学研究チーム|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

転写制御構造生物学研究チーム

チームリーダー

関根 俊一Ph.D.

  • 拠点:横浜
  • E-mail:shunichi.sekine[at]riken.jp[at]を@に変えてください

生命を支える分子のはたらく姿をとらえる

研究内容

生命活動は、生体を構成するタンパク質や核酸といった分子が集合したり、協調して働いたりすることで支えられています。その姿を可視化し、働く仕組みを明らかにするために、当チームでは、巨大な生体分子複合体の調製法を確立し、クライオ電子顕微鏡やSPring-8/SACLA の放射光を駆使して、それらの立体構造の解明を行なっています。特に、RNA ポリメラーゼと転写関連因子の複合体のような巨大複合体を解析し、転写やそれに関連する重要な現象の背後にある分子メカニズムを高分解能で解き明かします。
また、ウイルスや細菌が持つ複製・転写系のタンパク質は主要な創薬のターゲットのひとつであり、それらの立体構造解析により、創薬研究の基礎となる構造基盤を提供します。

ヌクレオソームを転写するRNAポリメラーゼIIのクライオ電子顕微鏡構造。RNAポリメラーゼIIは、DNAをヒストンから徐々に引き剝がしながら、ヌクレオソーム上の4箇所 (SHL –6, –5, –2, –1)で停止しつつ転写を進める。

(左)RNA ポリメラーゼII 転写伸長複合体のクライオ電子顕微鏡密度マップ (右)クライオ電子顕微鏡解析およびX 線結晶構造解析によって明らかにしたRNA ポリメラーゼII 転写伸長複合体の構造

(左)間違った塩基を取り込み、転写を休止した状態のRNA ポリメラーゼの結晶構造。 (右)間違った塩基を除去し、転写エラーの校正を促進する転写因子(Gre)を結合した状態のRNA ポリメラーゼの構造。

研究テーマ

  • RNAの転写およびそれに関連した生命現象の分子メカニズムの解明
  • 超分子複合体の調製・解析技術の高度化
  • ウイルスや細菌の複製・転写機構の解明と創薬への応用

主要論文

  • Kujirai T, Ehara H, Fujino Y, et al.
    Structural basis of the nucleosome transition during RNA polymerase II passage.
    Science (2018) doi: 10.1126/science.aau9904
  • Ooi WY, Murayama Y, Mekler V, et al.
    A Thermus phage protein inhibits host RNA polymerase by preventing template DNA strand loading during open promoter complex formation.
    Nucleic Acids Research 46(1). 431-441 (2017) doi: 10.1093/nar/gkx1162
  • Ehara H, Yokoyama T, Shigematsu H, et al.
    Structure of the complete elongation complex of RNA polymerase II with basal factors.
    Science 357(6354), 921-924 (2017) doi: 10.1126/science.aan8552
  • Ehara H, Umehara T, Sekine S, et al.
    Crystal structure of RNA polymerase II from Komagataella pastoris.
    Biochemical and Biophysical Research Communications 487(2), 230-235 (2017). doi:10.1016/j.bbrc.2017.04.039
  • Shimizu H, Miyazaki H, Ohsawa N, et al.
    Structure-based site-directed photo-crosslinking analyses of multimeric cell-adhesive interactions of voltage-gated sodium channel β subunits.
    Scientific Reports 6, 26618 (2016) doi: 10.1038/srep26618
  • Sekine S, Murayama Y, Svetlov V, et al.
    Ratcheting of RNA polymerase toward structural principles of RNA polymerase operations.
    Transcription 6(3). 56-60 (2015). doi: 10.1080/21541264.2015.1059922
  • Sekine S, Murayama Y, Svetlov V, et al.
    The ratcheted and ratchetable structural states of RNA polymerase underlie multiple transcriptional functions.
    Molecular Cell 57(3). 408-421 (2015) doi: 10.1016/j.molcel.2014.12.014
  • Naganuma M, Sekine S, Chong YE, et al.
    The selective tRNA aminoacylation mechanism based on a single G•U pair.
    Nature 510(7506). 507-511 (2014) doi: 10.1038/nature13440
  • Tagami S, Sekine S, Minakhin L, et al.
    Structural basis for promoter specificity switching of RNA polymerase by a phage factor
    Genes & Development 28(5). 521-531 (2014) doi: 10.1101/gad.233916.113
  • Itoh Y, Brocker MJ, Sekine S, et al.
    Decameric SelA•tRNASec Ring Structure Reveals Mechanism of Bacterial Selenocysteine Formation.
    Science 340(6128). 75-78 (2013) doi: 10.1126/science.1229521
  • Tagami S, Sekine S, Kumarevel T, et al.
    Crystal structure of bacterial RNA polymerase bound with a transcription inhibitor protein.
    Nature 468(7326). 978-982 (2010) doi:10.1038/nature09573

業績一覧

メンバー

関根 俊一チームリーダー shunichi.sekine[at]riken.jp CV
清水 英明研究員 hideaki.shimizu[at]riken.jp
上島 珠美研究員
村山 祐子研究員
江原 晴彦研究員

*:兼務/ [at]を@に変えてください