クロマチン－核膜結合によるクロマチン活性制御機構

一般的に真核細胞では、クロマチンと核膜が密接に結合している（クロマチン-核膜結合）。クロマチンと核膜の結合する領域である核内膜直下では、核内膜タンパク質・クロマチン・核ラミナが相互作用しており、核構造の維持だけでなく、クロマチンの複製や遺伝子の転写制御を積極的に行う重要な“場”であることが示唆されているが、実際の制御機構については不明な点が多い。申請者は、これまでにアフリカツメガエル卵無細胞系を用い、クロマチン-核膜結合に、体細胞で主要に発現している核内膜タンパク質Lamin B Receptor （LBR）が本質的に重要な役割を果たしていることを見出した。さらに、クロマチン-核膜結合に関与するLBRのドメインの同定および、相互作用分子を明らかにした。興味深いことに、ツメガエル初期胚にはLBRがごくわずかしか存在していない。そこで、当該年度においては、ツメガエル初期胚にLBRを早期発現させ、体細胞と同様のクロマチン-核膜結合機構を胚に導入した際の影響を調べた。ツメガエルの受精卵に、LBRのmRNAを顕微注射し、胚発生を進行させたところ、後期胞胚細胞において、核の分葉化、核サイズの増大、胞胚型ラミンであるラミンB3密度の減少などの異常が確認された。これらの異常は、LBRのクロマチン-核膜結合維持に関わるドメインを欠損させた変異体mRNAの顕微注射では見られなかった。このことから、LBRによるクロマチン-核膜結合の維持は、未分化性を維持し細胞周期の早い細胞には不適切であると推察される。以上のことから我々は、ツメガエルの胚発生過程において、未分化性が維持され細胞周期の早い初期では、LBR以外の因子によるクロマチンと核膜の結合機構がはたらき、その後LBRによる体細胞型クロマチン-核膜結合に切り替わるという、クロマチン-核膜結合因子転換モデルを提唱した。

一般的に真核細胞では、クロマチンと核膜が密接に結合している（クロマチン-核膜結合）。クロマチンと核膜の結合する領域である核内膜直下では、核内膜タンパク質・クロマチン・核ラミナが相互作用しており、核構造の維持だけでなく、クロマチンの複製や遺伝子の転写制御を積極的に行う重要な“場”であることが示唆されているが、実際の制御機構については不明な点が多い。申請者は、これまでにアフリカツメガエル卵無細胞系を用い、クロマチン-核膜結合に、体細胞で主要に発現している核内膜タンパク質Lamin B Receptor （LBR）が本質的に重要な役割を果たしていることを見出した。さらに、クロマチン-核膜結合に関与するLBRのドメインの同定および、相互作用分子を明らかにした。興味深いことに、ツメガエル初期胚にはLBRがごくわずかしか存在していない。そこで、当該年度においては、ツメガエル初期胚にLBRを早期発現させ、体細胞と同様のクロマチン-核膜結合機構を胚に導入した際の影響を調べた。ツメガエルの受精卵に、LBRのmRNAを顕微注射し、胚発生を進行させたところ、後期胞胚細胞において、核の分葉化、核サイズの増大、胞胚型ラミンであるラミンB3密度の減少などの異常が確認された。これらの異常は、LBRのクロマチン-核膜結合維持に関わるドメインを欠損させた変異体mRNAの顕微注射では見られなかった。このことから、LBRによるクロマチン-核膜結合の維持は、未分化性を維持し細胞周期の早い細胞には不適切であると推察される。以上のことから我々は、ツメガエルの胚発生過程において、未分化性が維持され細胞周期の早い初期では、LBR以外の因子によるクロマチンと核膜の結合機構がはたらき、その後LBRによる体細胞型クロマチン-核膜結合に切り替わるという、クロマチン-核膜結合因子転換モデルを提唱した。