染色体分配装置の新規形成メカニズム

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ヒト染色体セントロメアに由来する反復DNA配列(アルフォイドDNA)を培養細胞へ導入することにより、本来の染色体と同等の複製・分配機能(セントロメア機能)を備えた人工染色体が形成される。本研究では、哺乳類セントロメア機能構造の集合メカニズム解明を目的として、ヒト及びマウス人工染色体システムを用いて以下の解析を進めた。セントロメア構造形成の分子機構の解析:アルフォイドDNA配列に依存したセントロメアの新規形成機構はヒトHT1080細胞およびマウス胎児線維芽細胞で保存されていることを明らかにして来たが、意外にもHeLa細胞では人工染色体形成が起こらなかった。そこでHela細胞ヘアルフォイドDNAを導入しその直後にChIP assayを行い解析した結果、DNA導入直後はセントロメア機能マーカーであるCENP-Aクロマチンの集合がHeLa細胞でも同様に起るが、その後の2週間の間に強いヘテロクロマチン化が起こり、セントロメア形成が抑制されることを発見した。そこで細胞株によるクロマチン集合バランスの違いが未成熟セントロメアクロマチンを維持し成熟させるかどうかの差を生じさせているとの仮説を立てた。これを証明する系として,tetO/tetR-ヒストン各種修飾酵素融合タンパクの系を用いて、人工染色体上でクロマチン集合バランスを自在に変換できるシステムを構築した。このシステムを用いて解析した結果、強いヘテロクロマチン化はセントロメア形成を阻害し、これと拮抗するヒストンH3のアセチル化は逆にセントロメア形成を促進することを明らかにした。さらに、HeLa細胞でも、クロマチン集合バランスを調節することで機能的なセントロメア形成と安定な人工染色体形成が起こることを示し,仮説が正しいことを証明した(論文投稿中)。