コンデンシンによる分裂期ヒト染色体構造の構築および制御機構の解明

細胞分裂期における染色体凝縮は、複製された相同な姉妹染色分体を最終的に娘細胞へ正確に分配するために非常に重要である。分裂期染色体凝縮に機能する因子として、2種類のタンパク質複合体、コンデンシンI、II及び、DNAトポイソメラーゼIIalpha (TopIIa)が知られている。しかしながら、これらの因子が実際に分裂期染色体上でどのように機能することで、正確な染色体凝縮がなされるのかという点については多くの疑問が残されており、本研究はそのメカニズムの解明を目的とした。まず、コンデンシンI、II及びTopIIaの定量ChIP-seq解析を行い、これまでより定量的なコンデンシン及びTopIIaの結合プロファイルを得た。それらのデータ解析から、これらの因子は染色体碗部全域において、ある程度の割合で結合がみられ、さらに、転写活性の高い遺伝子の転写開始点 (TSS) 周辺ではこれらの因子はより強い結合を示すことが明らかとなった。以上の結果から、これらの因子は、(i) 染色体腕部領域全域における広い一定量の結合と、(ii) 転写活性の高い遺伝子のTSS周辺でのシャープな強い結合の２つの異なる結合タイプをもつことが考えられる。さらに、コンデンシンIIをKDした細胞における定量ChIP-seq解析から、染色体腕部全域でコンデンシンIの結合の減少がみられた一方で、コンデンシンIのKDではコンデンシンIIの結合にあまり変化はみられなかった。このことから、コンデンシンIIはコンデンシンIの正常な分裂期染色体への局在に必要であると考えられる。さらに、コンデンシンI、IIまたは両方をKDした細胞では、染色体腕部全域でTopIIaの結合が減少していた。これらの結果から、コンデンシン複合体はどちらもTopIIaの分裂期染色体上へのリクルートメントを促進していることが示唆された。

細胞分裂期における染色体凝縮は、複製された相同な姉妹染色分体を最終的に娘細胞へ正確に分配するために非常に重要である。分裂期染色体凝縮に機能する因子として、2種類のタンパク質複合体、コンデンシンI、II及び、DNAトポイソメラーゼIIalpha (TopIIa)が知られている。しかしながら、これらの因子が実際に分裂期染色体上でどのように機能することで、正確な染色体凝縮がなされるのかという点については多くの疑問が残されており、本研究はそのメカニズムの解明を目的とした。まず、コンデンシンI、II及びTopIIaの定量ChIP-seq解析を行い、これまでより定量的なコンデンシン及びTopIIaの結合プロファイルを得た。それらのデータ解析から、これらの因子は染色体碗部全域において、ある程度の割合で結合がみられ、さらに、転写活性の高い遺伝子の転写開始点 (TSS) 周辺ではこれらの因子はより強い結合を示すことが明らかとなった。以上の結果から、これらの因子は、(i) 染色体腕部領域全域における広い一定量の結合と、(ii) 転写活性の高い遺伝子のTSS周辺でのシャープな強い結合の２つの異なる結合タイプをもつことが考えられる。さらに、コンデンシンIIをKDした細胞における定量ChIP-seq解析から、染色体腕部全域でコンデンシンIの結合の減少がみられた一方で、コンデンシンIのKDではコンデンシンIIの結合にあまり変化はみられなかった。このことから、コンデンシンIIはコンデンシンIの正常な分裂期染色体への局在に必要であると考えられる。さらに、コンデンシンI、IIまたは両方をKDした細胞では、染色体腕部全域でTopIIaの結合が減少していた。これらの結果から、コンデンシン複合体はどちらもTopIIaの分裂期染色体上へのリクルートメントを促進していることが示唆された。