減数分裂組換えにおけるクロマチン構造の機能と制御方法

真核生物において、配偶子の正常な形成や遺伝的多様化に重要な機構の一つが、減数分裂期にみられる相同染色体間の組換えである。この組換えは、染色体上の特定領域「組換えホットスポット」で頻発することが知られている。生体内のDNAはヒストンに巻き付いて、それが更に凝集した「クロマチン構造」を形成しており、この局所構造が転写や組換えなどのDNA関連反応に影響する。そのため、ホットスポットが組換えに有利な構造を取っていると考えられている。このクロマチン構造の制御に重要な一要因が、ピストンの翻訳後修飾である。しかし、ヒストン修飾の組換えにおける機能は不明な点が多い。そこで本研究では、減数分裂組換えのクロマチン構造による制御の解析を、組換え活性化におけるピストン修飾に注目して行う。平成23年度までの研究から、実験系として有用な分裂酵母のホットスポット「ade6-M26」において、遺伝的組換え活性化レベルと相関するピストン修飾のパターンを見出した。また、このパターンを形成するピストン修飾が、組換え開始を促進していることが示唆された。これらをふまえて行った24年度の研究により、(1)上記のピストン修飾パターンが、分裂酵母のほとんどのホットスポットに共通する性質であることが分かった。そして、(2)パターンを形成するピストン修飾やヒストンの修飾酵素が、組換え開始タンパク質の染色体結合課程に関与していることが示唆された。これらの結果から、分裂酵母では、複数のクロマチン関連因子が複合的に組換え開始反応を調整していることが初めて示唆された。

真核生物において、配偶子の正常な形成や遺伝的多様化に重要な機構の一つが、減数分裂期にみられる相同染色体間の組換えである。この組換えは、染色体上の特定領域「組換えホットスポット」で頻発することが知られている。生体内のDNAはヒストンに巻き付いて、それが更に凝集した「クロマチン構造」を形成しており、この局所構造が転写や組換えなどのDNA関連反応に影響する。そのため、ホットスポットが組換えに有利な構造を取っていると考えられている。このクロマチン構造の制御に重要な一要因が、ピストンの翻訳後修飾である。しかし、ヒストン修飾の組換えにおける機能は不明な点が多い。そこで本研究では、減数分裂組換えのクロマチン構造による制御の解析を、組換え活性化におけるピストン修飾に注目して行う。平成23年度までの研究から、実験系として有用な分裂酵母のホットスポット「ade6-M26」において、遺伝的組換え活性化レベルと相関するピストン修飾のパターンを見出した。また、このパターンを形成するピストン修飾が、組換え開始を促進していることが示唆された。これらをふまえて行った24年度の研究により、(1)上記のピストン修飾パターンが、分裂酵母のほとんどのホットスポットに共通する性質であることが分かった。そして、(2)パターンを形成するピストン修飾やヒストンの修飾酵素が、組換え開始タンパク質の染色体結合課程に関与していることが示唆された。これらの結果から、分裂酵母では、複数のクロマチン関連因子が複合的に組換え開始反応を調整していることが初めて示唆された。