東大、染色体を形づくるための普遍的な制御機構を発見

東京大学分子細胞生物学研究所 染色体動態研究分野の渡邊嘉典教授と同大大学院理学系研究科博士課程の多田健志氏らの研究チームは、染色体の分配に必須の働きをもつ、染色体の形づくりのための普遍的な制御機構を明らかにした。同成果は英国科学雑誌「Nature」の電子版に発表される予定。

細胞の染色体は遺伝情報(ゲノム)を担うことで知られている。体細胞の染色体分配のときに、複製された染色体のコピーが2つの娘細胞へ均等に分配されるためには、染色体の中心部分にある動原体がスピンドルの反対方向から伸びた微小管によって捕らえられることが重要である。ここで問題が起きると、染色体の分配に間違いが生じ、分裂後の細胞に遺伝子発現の異常を引き起こし、ガン細胞が生まれる原因の1つとなっているほか、生殖細胞の染色体分配の間違いがダウン症を引き起こすことも知られている。

染色体が正しくスピンドル微小管によって捕らえられるには、動原体の構造が重要である。また分裂のときに、染色体が絡まることなく正しく分かれるには、染色体の腕部が"縮む"ことが重要である。

染色体凝縮因子コンデンシン(染色体を凝縮させる活性をもつタンパク質複合体)は、こうした染色体の形を形成する上で重要な働きをすると考えられていたが、その機能および染色体への局在機構はよく分かっていなかった。

今回、研究チームでは、コンデンシンが染色体中央部の動原体に局在することにより、コンパクトな動原体の構造が構築され、分裂期にスピンドル微小管が正しく染色体を捕らえることを保証していることを明らかにした。

また、コンデンシンが染色体上のどの因子をめがけて局在するかは長い間、謎となっていたが、それが染色体DNAに均一に巻き付いているヒストン複合体(染色体を構成する代表的なタンパク質で、通常は細胞内ですべてのDNAはこのヒストン複合体に直接巻き付いた状態で安定に存在している)の1つであるH2Aであることを発見した。

一方、正しい染色体分配に必要な分裂期に働くタンパク質リン酸化酵素で、すべての生物に保存されているオーロラキナーゼもまた染色体の形を制御する重要なものだが、その標的も謎とされてきた。今回、コンデンシンがオーロラキナーゼによるリン酸化の標的で、このリン酸化に依存してH2Aとの結合が促進されることも解明された。

オーロラキナーゼは、染色体がスピンドル微小管によって捕らえられるときには動原体の近くに局在し、その後、染色体の分離が起きるときには染色体腕部の近傍に移動する。これにより、コンデンシンによる動原体および染色体腕部の効率の良い染色体凝縮を実現していることが明らかになった。

なお、これらの研究成果は、染色体の形をつくる普遍的な分子制御機構を明らかにする成果であり、今後、研究を進めることで、これまで謎の多かった、染色体分配の間違いに起因するガン細胞の発生機構およびダウン症の原因解明に寄与することが期待されると研究チームでは説明している。