ヒト人工染色体を用いたセントロメアの高次調節機構の解析

• Project/Area Number: 11239202
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 舛本 寛 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (70229384)
• Project Period (FY): 1999 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥65,600,000 (Direct Cost: ¥65,600,000); Fiscal Year 2003: ¥14,700,000 (Direct Cost: ¥14,700,000); Fiscal Year 2002: ¥12,000,000 (Direct Cost: ¥12,000,000); Fiscal Year 2001: ¥12,700,000 (Direct Cost: ¥12,700,000); Fiscal Year 2000: ¥12,700,000 (Direct Cost: ¥12,700,000); Fiscal Year 1999: ¥13,500,000 (Direct Cost: ¥13,500,000)
• Keywords: セントロメア / 人工染色体 / アルフォイドDNA / CENP-A / CENP-B / ヘテロクロマチン / サイレント化 / エピジェネティックス / テロメア / 酵母人工染色体(YAC) / ヒト人工染色体

Research Abstract

本代表者らは、ヒト培養細胞中で人工染色体を高い頻度で形成させる系を開発した。この系を用いセントロメア由来アルフォイドDNA配列のCENP-B結合能に依存して、セントロメア構造形成に必須なCENP-Aクロマチンの集合が起こることを明らかにしている。さらに、人工染色体上の薬剤耐性遺伝子からの転写活性は人工染色体形成効率に大きな影響を与えることが解ってきた。そこで本研究では、転写とセントロメア機能との関連性や基本的な染色体機能装置相互間の高次調節機構を解明することを目的として、(1)セントロメア形成に必須な要素、(2)セントロメア形成に伴うクロマチン構造、(3)セントロメア不活性化とヘテロクロマチン化、に関する研究を進めた。人工染色体形成能とクロマチン免疫沈殿法を用いた解析の結果、(1)マウス細胞でもCENP-B/CENP-B boxの存在に依存して、新規CENP-Aクロマチン形成が起こること。(2)CENP-BとCENP-Cは直接相互作用すること。さらにCENP-Bと相互作用する新規クロマチンリモデリング因子が単離されてくること。(3)人工染色体上ではアルフォイド配列に隣接する薬剤耐性遺伝子は転写され、この開いたクロマチンに依存してCENP-Aクロマチンが集合すること。この領域のクロマチンがヘテロクロマチン化されることによってセントロメア機能は不活性化すること。逆に耐性遺伝子の転写活性化やTSAによるとヒストンの高アセチル化は、アルフォイド配列や隣接する薬剤耐性遺伝子のクロマチン構造を開き、不活性化アルフォイド配列上にCENP-Aを含むセントロメア・クロマチンの再形成(再活性化)を誘導できること、等を明らかにした。染色体の安定分配にはセントロメア・キネトコアとともに染色分体を接着させるヘテロクロマチン領域も必要であり、人工染色体上での両クロマチン構造のバランスをうまく保つことが今後の課題である。

Research Products

• [Publications] T.Hayakawa: "Cell cycle behavior of human HP1 subtypes : distinct molecular domains of HP1 are required for their centromeric localization during interphase and metaphase"J.Cell Science. 116. 3327-3338 (2003)
• [Publications] M.Nakano: "Epigenetic assembly of centromeric chromatin at ectopic a-satellite sites on human chromosomes"J.Cell Science. 116. 4021-4034 (2003)
• [Publications] H.Miyagishima: "Dissociation of mammalian Polycomb-group proteins, Ring1B and Rae28/Ph1, from the chromatin correlates with, configuration changes of the chromatin in mitotic and meiotic prophase"Histochemistry and Cell Biology. 120. 111-119 (2003)
• [Publications] N.Suzuki: "CENP-B interacts with CENP-C domains containing Mif2 regions responsible for centromere localization"J.Biological Chemistry. 279. 5934-5946 (2004)
• [Publications] 舛本 寛: "ヒト人工染色体とセントロメア機能構造の形成"生体の化学. 54・3. 216-221 (2003)
• [Publications] 舛本 寛: "ボトムアップ方式によるヒト人工染色体構築"細胞工学. 23・2. 193-197 (2004)
• [Publications] 舛本 寛: "Springer Reviews:クロマチンと遺伝子機能制御"シュプリンガー・フェアラーク東京. 270 (2003)
• [Publications] M.Suzuki: "Involvement of the Polycomb-group gene Ring1B in the specification of the anterior-posterior axis in mice"Development. 129. 4171-4183 (2002)
• [Publications] J.Ohzeki: "CENP-B box is required for de novo centromere chromatin assembly on human alphoid DNA"J.Cell Biol.. 159. 765-775 (2002)
• [Publications] 舛本 寛: "シリーズ・バイオサイエンスの新世紀15、生命工学:新しい生命へのアプローチ"共立出版. 298 (2002)
• [Publications] 舛本 寛: "ヒト21番染色体セントロメアの構造と機能解析:ヒト人工染色体の構築"蛋白質核酸酵素. 46. 2375-2378 (2001)
• [Publications] N.Sugita et al.: "Human CENP-H multimers colocalize with CENP-A and CENP-C at active centromere-kinetochore complexes."Human Mol.Genet.. 9. 2919-2926 (2000)
• [Publications] 中野めぐみ,舛本寛: "ヒト人工染色体"現代医療. 32. 158-164 (2000)
• [Publications] 舛本寛: "セントロメアとエピジェネティックス"実験医学. 18. 1081-1085 (2000)
• [Publications] 舛本寛: "ヒト人工染色体をつくる"Biohistory. 6,4. 23 (1999)
• [Publications] 舛本寛: "セントロメア・キネトコアの機能構造"蛋白質核酸酵素. 44,12. 1665-1673 (1999)
• [Publications] 舛本寛: "機能するセントロメアはどこで作られるか?"細胞工学. 18,7. 955-962 (1999)
• [Publications] 中野めぐみ: "機能解析:ヒト人工染色体"現代医療. 32,1. 158-164 (1999)