Elucidation of a mechanism to regulate centromere at one region on each chromosome

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K06958
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 佐藤 浩 九州大学, 歯学研究院, 助教 (00421313)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 染色体 / セントロメア / 分裂酵母 / ヒストン

Outline of Annual Research Achievements

染色体分配に必須であるセントロメアは、エピジェネティックな機構により可塑的にその形成が制御される。本申請研究はモデル生物である分裂酵母を用いて、このセントロメアがどのようにして染色体上の一カ所に調節されているかを明らかにするために、その分子機構の解明を行う。申請者は2本の染色体を融合し、一方のセントロメアが不活性化することにより安定化するシュードダイセントリック染色体を保持する株を確立している。しかしながら、セントロメア不活性化因子についての詳細な分子機構は分かっていない。本研究ではクロマチンの構造や修飾状態が重要であると考え解析を行い、前年度までに、ヒストンH3およびH4の複数個所のアミノ酸修飾に対する抗体を用いた免疫沈降実験により、活性化セントロメアと関連のあるヒストン修飾を明らかにした。特にヒストンH4の20番目のリジンのメチル化(H4K20me1)は活性のあるセントロメアで顕著に検出され、不活性なセントロメアにおいてはほとんど検出されないことを示した。本年度、ヘテロクロマチン欠損株を用いた解析において不活性化セントロメアでこのH4K20me1修飾が上昇することが分かった。この修飾は、ヘテロクロマチン変異で起こるセントロメアの活性化に寄与する可能性が考えられる。また、セントロメア特異的ヒストンバリアントCENP-A（cnp1）のセントロメア局在化に関わるmis18、sim3タンパク質の高発現による生長の阻害が、染色体融合により部分的に相補され、その相補はヘテロクロマチンの破壊により抑制された。これらの結果から、ヘテロクロマチンによるセントロメア活性化の抑制が改めて示唆された。今後、本研究の結果をふまえ、ヘテロクロマチン欠損ダイセントリック染色体株を用いて、セントロメア活性抑制の詳細な分子機構の解明ができると考えられる。