コンデンシンIIを介したDNA複製と染色体凝縮の連係

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コンデンシンIとIIは、高等真核細胞の染色体凝縮の過程において中心的な役割を果たしているタンパク質複合体である。これらの複合体は構造的にはよく似ており、分裂中期の姉妹染色分体ではどちらも軸上に集中するが、その分布は互いに重複しない。加えて、コンデンシンIIが細胞周期を通じて核に局在し、前期核内で始まる早い時期の染色体凝縮に関与するのに対して、コンデンシンIは核膜崩壊(前中期)以降の染色体凝縮に関与する。本研究では、分裂期以外でのコンデンシンIIの動態に着目して、この複合体がDNA複製と染色体凝縮の連係を担う因子のひとつであるという作業仮説をたてた。本研究では、複製が行われるS期におけるコンデンシンIIの動態を詳しく解析し、さらに複製が正常に進まない場合、染色体凝縮にどのような影響があるかを解析することで我々の仮説を検証した。HeLa細胞を用いた解析の結果、(1) 核に局在するコンデンシンIIの総量とクロマチンに結合しているコンデンシンIIの量はDNAの複製が行われるS期に増加した。(2) コンデンシンIIのクロマチンへの結合は、複製されたDNA量に応じて増加した。(3) 複製ストレス存在下でも、コンデンシンIIのクロマチンへの結合は、複製されたDNA量に応じて増加した。これらの結果は、コンデンシンIIがS期において複製と関連してクロマチンと結合することを示唆する。加えて、(4) 複製ストレス存在下で形成された中期染色体には形態異常が高頻度で観察された。さらに、我々は、複製ストレスが染色体上におけるコンデンシンIIの挙動を変化させることを示唆する結果を得た。これらの研究成果の意義は、複製と染色体凝縮の連係におけるコンデンシンIIの役割の一端を初めて細胞生物学的に示すことができた点にあり、古くから知られているDNA複製の異常による染色体異常の理解にも新たな視点を見いだすことができると考えている。