分裂期染色体形成におけるコヒーシン解離機構の解明

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分裂期染色体の形成は、複製によって倍加した遺伝情報を正確に姉妹細胞へと分配するために必須の過程である。分裂期染色体は、染色体凝縮と姉妹染色分体の分離の過程を経て形成されるが、それらの過程が分裂期を通じていつどのように制御されているのかは不明であった。そこで、姉妹染色分体の分離過程を解析することを目的として、まずは2種類の核酸誘導体を用いることで姉妹染色分体を別々の色で染め分ける実験系を確立した。さらに、染め分けた姉妹染色分体が重なり合う領域を三次元画像のデータから抽出し、全体の染色体の体積に対する姉妹染色分体が重なり合う領域の割合を算出することによって、姉妹染色分体の分離の程度を定量化することに成功した。この実験系を用いることによって、姉妹染色分体の分離は、分裂期前期のProphaseから分裂期を通じて進行していることを明らかにした。また、Prophaseから見られる分離過程には、姉妹染色分体を束ねるCohesinの解離と、DNAの絡まりをほどくTopoisomerase II αの活性が必要であることがわかった。興味深いことに、核膜崩壊以前の染色体の凝縮過程に必須であることが知られるCondensin IIの機能を阻害することによってもProphaseにおける分離過程が抑制された。また、Prophaseで分離異常が起こると、その後のPrometaphaseにおいても修復することができず、染色体の不分配を引き起こすことがわかった。これらの結果は、Prophaseにおける姉妹染色分体の凝縮に伴う分離過程が、分裂期染色体の形成に必要であることを示唆している。当研究によって、Prophaseは、隔膜崩壊に至るまでに染色体の凝縮過程と姉妹染色分体の分離過程を協調的に制御するために重要なプロセスであるということを浮き彫りにすることができた。