染色体分配異常を引き起こすメカニズムの解析

• Project/Area Number: 20012024
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kazusa DNA Research Institute
• Principal Investigator: 舛本 寛 Kazusa DNA Research Institute, ヒトゲノム研究部, 室長 (70229384)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2009: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2008: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
• Keywords: 分配異常 / ヒト人工染色体 / セントロメア

Research Abstract

染色体基本機能の制御の乱れは細胞死や異常増殖を引き起こす。染色体分配機能に関わるセントロメアの形成、機能の異常は、染色体の異数性へ直結する主要がん発生原因一つであると考えられている。本研究ではヒト人工染色体をモデルとしてヒト及びマウスのセントロメア構造形成機構とその乱れが引き起こす染色体分配異常発生のメカニズムの解析を進めた。(1)セントロメア構造形成の分子機構の解析:新規セントロメア形成にはセントロメアに由来するアルフォイドDNAとこれにCENP-Bタンパクが結合することが必須であり、この相互作用はアルワォイドDNA上でのセントロメアクロマチンとヘテロクロマチンの集合バランスを調節していることを明らかにした。(2)クロマチン構造変換機構とセントロメア機能異常の解析:tetO配列を挿入したアルフォイドDNAからなる人工染色体に各種ピストン修飾酵素とtetRとの融合タンパクを結合させ、セントロメア・キネトコア機能とエピジェネティックなクロマチン構造の変換がもたらす染色体分配異常発生のメカニズムとの関連性について解析した。ヘテロクロマチンの維持に関わるヒストンメチル化酵素、ユウクロマチン形成に関与するヒストンアセチル化酵素などとのtetR融合蛋白をtetO配列に結合させた場合、セントロメアの構造がエピゲネティックに変換され、セントロメア機能も変換を受け、染色体分配異常が生じることを明らかにした。更に、実験的に使用される細胞株を多数調べた結果、細胞株ごとにセントロメアでのクロマチン集合活性がヘテロクロマチン側やユウクロマチン側へ偏っていることを明らかにし、これが実際に新規セントロメア構造形成活性に大きく影響を与えることを発見した。この結果は、細胞株ごとのエピジェネティックなクロマチン集合バランスの偏りが、セントロメア形成異常や染色体分配異常発生の原因となることを示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Hierarchical inactivation of a synthetic human kinetochore by a chromatin modifier. (2009)
  • Author(s): Stefano Cardinale
  • Journal Title: Molecular Biology of the Cell 20 Pages: 4194-4209
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human gamma-satellite DNA maintains open chromatin structure and protects a transgene from epigenetic silencing. (2009)
  • Author(s): Jung-Hyun Kim
  • Journal Title: Genome Research 19 Pages: 533-544
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 染色体分配装置セントロメアの形成メカニズム (2009)
  • Author(s): 中野めぐみ
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 54(4) Pages: 427-435
• [Journal Article] 染色体分配装置セントロメアの形成メカニズム (2009)
  • Author(s): 中野 めぐみ
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 54(4) Pages: 427-435
• [Journal Article] Inactivation of a human kinetochore by specific targeting of chromatin modifiers (2008)
  • Author(s): 中野 めぐみ
  • Journal Title: Developmental Cell 14 Pages: 507-522
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ヒト人工染色体から見た染色体制御機構 (2008)
  • Author(s): 舛本 寛
  • Journal Title: 生化学 80 Pages: 200-209
  • NAID: 10021191161
• [Presentation] A Dynamic Assembly Balance of Centromere Chromatin and Heterochro matin on Alpha-satellite DNA. (2009)
  • Author(s): Hirhi Masumoto
  • Organizer: The American Society of Human Genetics The 59th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2009-10-20
• [Presentation] Dynamic Assembly mechanism of Centromere Chromatin and Heteroch romatin on Human Satellite DNA. (2009)
  • Author(s): Hiroshi Masumoto
  • Organizer: The 24^<th> Naito Conference on "Nuclear Dynamics and RNA[II]"
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2009-06-25
• [Presentation] セントロメア機能形成に関わるダイナミックなクロマチン集合バランス (2008)
  • Author(s): 舛本 寛
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] A Dynamic Assembly Balance of CENP-A Chromatin or Heterochromatin for Centromere Activity on Alpha-satellite Repeats. (2008)
  • Author(s): 舛本 寛
  • Organizer: EMBO Workshop : Chromosome Segregation : Centromeres and Kinetochores
  • Place of Presentation: Bordeaux, France,
  • Year and Date: 2008-09-28
• [Presentation] DYNAMIC ASSEMBLY AND INACTIVATION OF HUMAN CENTROMERE ON SATELLITE DNA. (2008)
  • Author(s): 舛本 寛
  • Organizer: International Symposium on Chromosome Dynamics
  • Place of Presentation: Ise, Japan
  • Year and Date: 2008-05-28
• [Book] Human Artificial Centromeres : De novo assembly of functional centromeres on human artificial chromosomes. In "The Kinetochore : from Molecular Discoveries to Cancer Therapy". Eds. De Wulf P. , and Earnshaw W. C. (2008)
  • Author(s): Hiroshi Masumoto
  • Total Pages: 26
  • Publisher: Springer-Verlag