INO80ファミリー

INO80ファミリー

INO80ファミリーは、ATPの加水分解で得られるエネルギーを用いて、核内のDNAとタンパク質の複合体であるクロマチンを再構成（リモデリング）する機能を持つ一群のタンパク質です。このファミリーには、INO80複合体やSWR1複合体といった主要なクロマチンリモデリング複合体を構成する要素が含まれています。

機能

INO80ファミリーの主要な役割の一つは、ヌクレオソームに含まれるヒストンタンパク質を、特別な機能を持つ代替ヒストンと入れ替えたり、その位置を調整したりすることです。例えば、代替ヒストンのH2A.Zは遺伝子の転写開始点近くのヌクレオソームに存在することが多いのですが、INO80ファミリーの因子は、このH2A.Zを含むヌクレオソームの配置を変えたり、必要に応じて取り除いたりします。また、DNAの損傷を修復する「相同組換え」というメカニズムにおいても、代替ヒストンH2A.Xが存在する場所に集まり、その修復プロセスを助けます。

これらのヌクレオソームリモデリング機能に加え、INO80ファミリーは遺伝子の転写活動の調節や、遺伝子組換えといったプロセスにも関与しています。細胞がDNAにダメージを受けた際には、損傷応答経路の一部として機能し、損傷箇所の修復、組換えの促進、そして細胞周期の進行を適切に制御する役割を担います。具体的には、DNA損傷を感知して集まるチェックポイント因子のリクルートを助けたり、DNA複製の際に生じるストレスからの回復を支援したりします。代替ヒストンの適切な制御は、ゲノムの安定性を保つために極めて重要であり、その破綻は様々な疾患や細胞の機能異常（例えば幹細胞性の変化）につながることが知られています。

INO80複合体は、特に遺伝子の転写が始まる場所や終わる場所など、ヌクレオソームが少ないか、ほとんど存在しない領域に結合する傾向があります。INO80は、ATPのエネルギーを利用してこうしたヌクレオソームフリー領域を形成したり、あるいは他のリモデリング因子と連携してヌクレオソームをゲノム全体に均等に配置し直したりすることで、クロマチン構造の動的な変化を支えています。

構造

INO80ファミリーのATPアーゼ部分は、その機能ドメインが特徴的な長いアミノ酸配列の挿入によって分割されています。この挿入配列は、DNAの二重らせんを開く酵素であるRuvB1やRuvB2といった特定のヘリカーゼを複合体に引き寄せる役割を果たします。これらのヘリカーゼはゲノムの維持に貢献しており、INO80ファミリーの複合体に特有の要素です。また、INO80ファミリータンパク質のN末端にあるドメインは、DNA損傷部位の認識や、染色体末端のテロメア構造の安定化に関与しています。

このファミリーが形成する複合体には、アクチンと関連性の高いArp4サブユニットを含む要素も含まれており、これもまたゲノムの安定性維持に貢献しています。複合体の構成要素の一つであるArp5サブユニットは、ATPアーゼ活性の発揮、DNAへの結合能力、そしてヌクレオソームの移動といった、INO80ファミリーが持つ主要な機能の実行に不可欠な役割を担っています。

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