DNAがバネとして働くことで細胞核の「強さ」が生み出される - 遺伝研

国立遺伝学研究所(遺伝研)などは4月21日、細胞核の「強さ」が生み出される仕組みを、ガラス針を用いた力計測顕微鏡と、細胞核とDNAの折り畳みの研究手法を用いて明らかにしたと発表した。

同成果は、国立遺伝学研究所 島本勇太准教授、前島一博教授らのグループによるもので、4月20日付けの米国科学誌「Molecular biology of the Cell」に掲載された。

細胞の核のなかには生命の設計図であるDNAが収められているが、細胞や核は押されたり引っ張られたりして絶えず物理的な力にさらされている。これまで、細胞の核はその硬い殻の構造によって内部のDNAを守っていると考えられてきたが、核の硬さや弾性などの性質を直接測ることは難しく、外部からの力に応答する核のメカニズムはわかっていなかった。

そこで今回、同研究グループは、直径1μm以下の細いガラス針を使ってヒト細胞の核を直接触り、力を掛けたときの核のゆがみを観察することで、核の「強さ」を計測した。

核に2本の細いガラス針を刺して引っ張り(A)、このときの核の変形とガラス針のたわみを顕微鏡で同時に観察する(Bことで弾性を測定できる (出所:科学技術振興機構Webサイト)

この結果、核は力に対抗するための「硬さ」と「弾性」を合わせ持っていることが明らかになったほか、この弾性力は、これまで考えられてきた核の殻の構造だけでなく、収納されたDNA自体によっても生み出されていることがわかった。このDNAによるバネ弾性は、ヌクレオソーム構造をとったDNAが伸びたり、短く切れたりすると弱くなることから、DNAが不規則に凝縮し塊をつくることで核のバネになっていると考えられる。

核の中のDNAはヒストンたんぱく質に巻かれて、ヌクレオソームと呼ばれる構造をつくっている。DNAが凝縮し塊をつくることによって、バネ弾性が産み出される(左)。DNAが引き延ばされたり(中央)、切れたりすると(右)、バネが弱くなる (出所:科学技術振興機構Webサイト)

力によって細胞の核に生じるゆがみや構造の破壊は、DNAの情報の発現異常のほか、DNAへの損傷による細胞死やがん化などさまざまな異常につながると考えられてることから、同研究グループは今回の成果について、このような細胞の以上が起こるしくみの解明につながることが期待されると説明している。



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