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Research News

減数分裂期に特化したテロメアの分子構造

テロメアDNAと核膜の融合を指揮する分子反応を特定

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分子細胞生物学研究所
2015/12/15

© 2015 渡邊嘉典MAJINはテロメアDNAに結合し(左上)、核膜とテロメアDNAを融合させるはたらきを持つ(左下)。これまで知られていたシェルタリンタンパク質が形成する体細胞期のテロメアとは全く異なる、減数分裂期に特化したテロメアの分子構造が解明された(右)。

減数分裂期のテロメアDNAと核膜の融合
MAJINはテロメアDNAに結合し(左上)、核膜とテロメアDNAを融合させるはたらきを持つ(左下)。これまで知られていたシェルタリンタンパク質が形成する体細胞期のテロメアとは全く異なる、減数分裂期に特化したテロメアの分子構造が解明された(右)。
© 2015 渡邊嘉典

東京大学分子細胞生物学研究所の渡邊嘉典教授と澁谷大輝助教らの研究チームは、染色体末端「テロメア」が減数分裂期において核膜と融合するために必須のタンパク質、MAJINとTERB2をマウスにおいて発見しました。これらのタンパク質の遺伝子は、ヒトの不妊の原因遺伝子となっている可能性があり、生殖医療の発展に寄与することが期待されます。

核を持つ真核生物において遺伝情報が子孫へと伝わる背景には、両親のそれぞれの生殖細胞(精子や卵子)で染色体が正確に半分に分配された後、受精により、分配された染色体が再び組合わさる仕組みがあります。この染色体の数を減らす特殊な染色体分配の過程(減数分裂)では、染色体の末端で特定の塩基配列が繰り返されている構造、「テロメア」が中心的な役割をすると考えられていますが、その分子メカニズムの理解は進んでいませんでした。

本研究チームは、マウスの生殖細胞において、テロメアの構造を減数分裂に特化した構造へと変化させる特殊なタンパク質MAJINとTERB2を発見しました(図、左上)。通常、テロメアを構成するDNAはシェルタリンと呼ばれるタンパク質に覆われていますが、MAJINとTERB2タンパク質が結合した複合体タンパク質は、このシェルタリンをDNAから外すことで直接テロメアDNAに結合し、テロメアDNAを核膜に融合させるはたらきを持つことが明らかになりました(図、左下)。さらに、MAJINおよびTERB2タンパク質を作ることのできない、遺伝子改変マウスの解析から、これらのタンパク質がないと、マウスにおいて精子や卵が全く作られないことが明らかになりました。

「今回、私たちはMAJIN-TERB2複合体タンパク質が形作るテロメア構造が生殖細胞の形成に必要不可欠な構造であることを証明しました」と渡邊教授は話します。「将来的にはこれらの知見が減数分裂の異常に起因する先天性遺伝子疾患の原因解明や治療に貢献する可能性があります」と続けます。

プレスリリース

論文情報

Hiroki Shibuya, Abrahan Hernandez-Hernandez, Akihiro Morimoto, Lumi Negishi, Christer Höög, Yoshinori Watanabe, "MAJIN Links Telomeric DNA to the Nuclear Membrane by Exchanging Telomere Cap", Cell 163(5) 1252-1266, doi:10.1016/j.cell.2015.10.030.
論文へのリンク(掲載誌

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