染色体分配異常を引き起こすメカニズムの解析

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染色体基本機能の制御の乱れは細胞死や異常増殖を引き起こす。染色体分配機能に関わるセントロメアの形成、機能の異常は、染色体の異数性へ直結する主要がん発生原因一つであると考えられている。本研究ではヒト人工染色体をモデルとしてヒト及びマウスのセントロメア構造形成機構とその乱れが引き起こす染色体分配異常発生のメカニズムの解析を進めた。(1)セントロメア構造形成の分子機構の解析:新規セントロメア形成にはセントロメアに由来するアルフォイドDNAとこれにCENP-Bタンパクが結合することが必須であり、この相互作用はアルワォイドDNA上でのセントロメアクロマチンとヘテロクロマチンの集合バランスを調節していることを明らかにした。(2)クロマチン構造変換機構とセントロメア機能異常の解析:tetO配列を挿入したアルフォイドDNAからなる人工染色体に各種ピストン修飾酵素とtetRとの融合タンパクを結合させ、セントロメア・キネトコア機能とエピジェネティックなクロマチン構造の変換がもたらす染色体分配異常発生のメカニズムとの関連性について解析した。ヘテロクロマチンの維持に関わるヒストンメチル化酵素、ユウクロマチン形成に関与するヒストンアセチル化酵素などとのtetR融合蛋白をtetO配列に結合させた場合、セントロメアの構造がエピゲネティックに変換され、セントロメア機能も変換を受け、染色体分配異常が生じることを明らかにした。更に、実験的に使用される細胞株を多数調べた結果、細胞株ごとにセントロメアでのクロマチン集合活性がヘテロクロマチン側やユウクロマチン側へ偏っていることを明らかにし、これが実際に新規セントロメア構造形成活性に大きく影響を与えることを発見した。この結果は、細胞株ごとのエピジェネティックなクロマチン集合バランスの偏りが、セントロメア形成異常や染色体分配異常発生の原因となることを示唆している。