ヒト人工染色体を用いたセントロメアの高次調節機構の解析

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本代表者らは、ヒト培養細胞中で人工染色体を高い頻度で形成させる系を開発した。この系を用いセントロメア由来アルフォイドDNA配列のCENP-B結合能に依存して、セントロメア構造形成に必須なCENP-Aクロマチンの集合が起こることを明らかにしている。さらに、人工染色体上の薬剤耐性遺伝子からの転写活性は人工染色体形成効率に大きな影響を与えることが解ってきた。そこで本研究では、転写とセントロメア機能との関連性や基本的な染色体機能装置相互間の高次調節機構を解明することを目的として、(1)セントロメア形成に必須な要素、(2)セントロメア形成に伴うクロマチン構造、(3)セントロメア不活性化とヘテロクロマチン化、に関する研究を進めた。人工染色体形成能とクロマチン免疫沈殿法を用いた解析の結果、(1)マウス細胞でもCENP-B/CENP-B boxの存在に依存して、新規CENP-Aクロマチン形成が起こること。(2)CENP-BとCENP-Cは直接相互作用すること。さらにCENP-Bと相互作用する新規クロマチンリモデリング因子が単離されてくること。(3)人工染色体上ではアルフォイド配列に隣接する薬剤耐性遺伝子は転写され、この開いたクロマチンに依存してCENP-Aクロマチンが集合すること。この領域のクロマチンがヘテロクロマチン化されることによってセントロメア機能は不活性化すること。逆に耐性遺伝子の転写活性化やTSAによるとヒストンの高アセチル化は、アルフォイド配列や隣接する薬剤耐性遺伝子のクロマチン構造を開き、不活性化アルフォイド配列上にCENP-Aを含むセントロメア・クロマチンの再形成(再活性化)を誘導できること、等を明らかにした。染色体の安定分配にはセントロメア・キネトコアとともに染色分体を接着させるヘテロクロマチン領域も必要であり、人工染色体上での両クロマチン構造のバランスをうまく保つことが今後の課題である。