生細胞における分裂期染色体のクロマチン環境の解析

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はじめに私たちは、生きた細胞の凝集した分裂期染色体内部が、核と比べてどのような環境になっているかを蛍光相関分光法(FCS)で調べた。FCSは細胞内の微小な観察領域の蛍光分子(EGFPなど)の動きを検出する方法であり、蛍光分子の動きから染色体内部の「混雑度」を間接的に知ることができる。そして間期核、細胞質、分裂期染色体内部のEGFP分子の「拡散定数(動きやすさ)」を解析し、それぞれの環境を比較した。その結果、驚いたことに、高度に凝縮している分裂期染色体内でも、EGFPの拡散定数は、間期核内と比べて大きな差はみられなかった。この解析により、「分裂期染色体内部は高いヌクレオソーム濃度であるが、ヌクレオソーム自体が障害物とならずに、タンパク質が自由にアクセスできる環境である」という興味深い結果を得た。この結果から分裂期染色体内の個々のヌクレオソームが常に動いて(ゆらいで)いることが示唆された。そこで、私たちはこのヌクレオソームのゆらぎを調べるために、生細胞内のヌクレオソーム1分子の動きを直接イメージングする技術を開発した。固定細胞で決定した測定条件に基づき、生きた細胞で1分子観察を行った。結果、生細胞の30ミリ秒間でのヌクレオソームの平均移動距離は、間期核と分裂期染色体で大きな違いがなく、また50nm以上であり、30nmよりも大きかった。このことから、分裂期染色体や核内に存在すると言われていた、規則的な30nmクロマチン線維が細胞内でほとんど存在しないことを、支持するものと考えている。また、興味深いことに、グルタルアルデヒドよりも弱い架橋であるホルムアルデヒド固定では、生細胞と比べても遜色ないほどの移動距離がみられた。このことは、個々ヌクレオソームの動きは、Arpに依存せず、ブラウン運動による「ゆらぎ」であるという、今までにない新たな考えを生み出した。