DNAから染色体をつくるレシピ DNAの構造を整える“下ごしらえ”の重要性が判明
本研究で見いだされたコンデンシン複合体の働きを説明する概念図
遺伝子の読み取りにより生じたDNA二重鎖のほぐれた部分をコンデンシンは元の状態に巻き直します。この作用がDNAを染色体へと折り畳む上で重要な一過程であることがわかりました。
© 2015 須谷 尚史
東京大学分子細胞生物学研究所の須谷尚史助教、白髭克彦教授および同大学院農学生命科学研究科の坂田豊典大学院生らの研究グループは、ひも状のDNA分子が折り畳まれて染色体が形成される際に重要な役割をもつ、今まで見過ごされていた反応を発見し、遺伝情報の源であるDNAが細胞の中で安全に保管される仕組みの一端を明らかにしました。
染色体は、細胞がもつ遺伝情報の源であるひも状の分子、DNAが高度に折り畳まれ束ねられてできる構造体です。細胞の分裂に際して染色体が形成されないと、子孫細胞へ遺伝情報が上手に受け渡されません。これまで染色体の形成過程ではコンデンシンと呼ばれるタンパク質複合体が機能することが知られていましたが、どのようにDNA鎖の折りたたみに関わっているかるはわかっていませんでした。
今回研究グループは、染色体の中でコンデンシンが結合している部分のDNAを単離・分析することにより、単鎖DNAという特殊な構造のDNAにコンデンシンが結合していることを明らかにしました。
単鎖DNAの量を計測したところ、細胞分裂期の核中で単鎖DNAは遺伝子の読み取り（転写）が起こる部位に存在していること、その生成は転写反応によっていること、コンデンシンを欠く細胞では単鎖DNAの量がさらに増えることがわかりました。また、コンデンシンの機能が低下した細胞では染色体の分配が正常に進みませんが、転写を阻害する物質を添加するとこの現象が緩和されることを明らかにしました。これらの結果から、転写においてDNA二重らせんが巻き戻されることで単鎖DNAは作り出される、単鎖DNAの存在は染色体形成を妨げる作用がある、コンデンシンは単鎖DNAを元の二重らせんに戻す働きがある、ことがわかりました。
「これまで転写等によりほどけたDNA鎖は自発的に二重鎖に再生すると考えられていましたが、今回の成果により細胞は生存のために再生反応を積極的に制御していることが明らかになりました。また、本成果は単鎖状態のDNAの存在が染色体の構築を妨げることを初めて示しました。染色体の形成メカニズムを理解する上で大きな糸口となると期待されます」。と須谷助教は話します。
なお、本研究は理化学研究所の平野達也主任研究員の研究チームと共同で行なわれたものです。
論文情報
, "ondensin targets and reduces unwound DNA structure associated with transcription in mitotic chromosome condensation", Nature Communications Online Edition: 2015/7/23 (Japan time), doi:10.1038/ncomms8815.
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