細胞融合をもちいた分裂期染色体のサイズを決定する因子の解析

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研究目的:染色体は細胞が分裂する際、複製されたゲノムDNAを2つの娘細胞に正確に分配するための重要な構造である。地球上の生物は様々なゲノムサイズをもち、ゲノムが束ねられた染色体のサイズも様々である。では、生物の染色体サイズは何によって決定されているのか?そこで異なるサイズの染色体を持つ細胞を「融合」させる。その結果作られる染色体のサイズを詳細に解析することによってこの問題を解明することにした。本研究のために、巨大な染色体をもつインドホエジカのDM細胞を用いる。このシカは、進化上で染色体が融合して巨大染色体を獲得したことが知られている。近縁の中国シカが46本の染色体を持つのに対し、インドホエジカは合計7本の巨大な染色体を持っている。この染色体の直径、長さは典型的なヒトの染色体の3倍以上に匹敵する。研究方法:(1)ヒトHeLa細胞と、シカDM細胞にCFP-H2B(ヒストン青色蛍光蛋白質)とmRFP-H2B(ヒストン赤色蛍光蛋白質)の遺伝子をそれぞれ導入し、安定発現細胞を単離した。(2)Thymidineで細胞周期のG1/S期にそれぞれ同調し、S期同調した細胞をPEG(ポリエチレングリコール)で融合させ、融合細胞(ヘテロカリオン)を作製した。(3)作製したヘテロカリオンを培養し、細胞分裂期に導入させた。次にノコダゾールで分裂期に停止させ、細胞を固定した。このサンプルを蛍光顕微鏡で3次元的に撮影し、画像解析によって3次元再構築を行った。そして、画像解析用ソフトを使用し、ヘテロカリオンが構築した染色体の太さの測定を行った。研究成果:本来のDM細胞の染色体の太さは約0.97μm、HeLa細胞の染色体は約0.70μmである。これに対して分裂期のヘテロカリオンが構築した染色体の太さはDM由来、HeLa由来の染色体ともに、約0.65μmであった。このことから、ヘテロカリオンが分裂期に入る際、DM由来の染色体はHeLa由来の染色体に合わせるように細くなることが明らかになった。よって、染色体のサイズは、ゲノム配列情報には依存せず、染色体構築に関連する蛋白質因子が関わっていることが考えられる。さらに、ヘテロカリオンの染色体サイズがHeLa細胞の染色体に近いことから、HeLa由来の蛋白質因子は、DM由来のものより「優生」であることが予想される。