大阪大学、北海道大学、東京工業大学、九州大学の共同研究グループは、染色体のヘテロクロマチンがセントロメア領域のDNA反復配列(セントロメア・リピート)を「のりしろ」にした染色体異常を抑制することを世界で初めて明らかにした。

 正確な染色体分配に極めて重要な染色体領域セントロメアでは、セントロメア・リピートを「のりしろ」にした転座などの染色体異常を生じることがある。セントロメアはクロマチン(DNAがヒストンタンパク質に巻き付いたヌクレオソームを基本単位とする構造)が凝縮したヘテロクロマチン構造となっているが、染色体異常との関連はわかっていなかった。

 本研究では、ヒトと類似したクロマチン構造を持つ分裂酵母を用いて、染色体の安定性におけるヘテロクロマチンの役割を調べた。その結果、ヘテロクロマチンの基盤であるヒストンH3のリシン残基(H3K9)のメチル化酵素を遺伝子破壊すると、セントロメア・リピートを「のりしろ」にした染色体異常が高頻度で形成されることがわかった。また、H3K9のメチル化修飾が起きないようにした変異株でも、染色体異常が高頻度で起きた。このことから、ヘテロクロマチンにおけるH3K9のメチル化修飾が染色体異常の抑制に重要であることが判明した。

 さらに、ヘテロクロマチン欠損株を詳細に調べたところ、転写(DNAを鋳型にRNAを合成する反応)の伸長を促進する転写因子TFIISが染色体異常を誘発することもわかった。ヘテロクロマチン領域では転写が起きにくいことが知られており、ヘテロクロマチンの転写制御を介した染色体異常の抑制機構が明らかとなった。

 本成果は、ゲノム変異を伴わない、クロマチン制御のみによる遺伝子治療への応用につながることが期待される。

論文情報:【Communications Biology】Heterochromatin suppresses gross chromosomal rearrangements at centromeres by repressing Tfs1/TFIIS-dependent transcription

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