染色体を形づくるための普遍的な制御機構を発見研究成果

平成23年6月2日

東京大学分子細胞生物学研究所

1． 発表者：
　渡邊　嘉典 （東京大学分子細胞生物学研究所　染色体動態研究分野　教授）

2．発表概要：
東京大学分子細胞生物学研究所（所長：秋山徹）の染色体動態研究分野の渡邊嘉典教授と大学院理学系研究科博士課程の多田健志らは、染色体の分配に必須のはたらきをもつ、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。

3．発表内容：
細胞の染色体（注1）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（注2）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す。このことは、がん細胞が生まれる一つの原因となっている。また、生殖細胞の染色体分配の間違いはダウン症（注3）を引き起こすことが知られている。

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（注4）は、このような染色体の形を作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。本研究で、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って、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であったが、本研究でそれが染色体DNAに均一に巻き付いているヒストン複合体（注5）の一つH2Aであることを発見した（図1）。一方、オーロラキナーゼ（注6）もまた染色体の形を制御する重要なリン酸化酵素タンパク質であるが、その標的は謎とされていた。本研究で、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を明らかにした（図1）。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（図2）。

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したとともに、今まで謎の多かった、染色体分配の間違いに起因するがん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。

4．発表雑誌：
1）英国科学雑誌 Nature (article)の電子版に近日中に発表される予定。
Condensin association with histone H2A shapes mitotic chromosomes
Kenji Tada, Hiroaki Susumu, Takeshi Sakuno and Yoshinori Watanabe

5．問い合わせ先：
＜研究に関すること＞
渡邊　嘉典（わたなべ　よしのり）
東京大学分子細胞生物学研究所　教授
〒113-0032　文京区弥生1-1-1
HP: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/watanabe-lab/

＜報道担当＞
東京大学分子細胞生物学研究所　事務部総務チーム
〒113-0032 東京都文京区弥生1-1-1

6．用語解説：
（注1）染色体：遺伝情報を担うDNAとタンパク質の構造体。ヒトの細胞では、父親と母親に由来する23組46本の染色体をもつことが知られている。
（注2）スピンドル：細胞分裂のときに染色体を分ける分裂装置で、細胞の両極から伸びた細い糸状のタンパク質（微小管）の集合体。
（注3）ダウン症：減数分裂の間違いに起因して、21番染色体を一本余分に受け継ぐことにより生じる病気。
（注4）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。
（注5）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。
（注6）オーロラキナーゼ複合体：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。

7．添付資料：