2021 Fiscal Year Research-status Report
Functional handover from condensin II to cohesin during the establishment of interphase chromosome architecture
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21K06027
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小野 教夫 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (20291172)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | コンデンシンII / コヒーシン / セントロメア / 染色体テリトリー / テロメア / 間期染色体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンデンシンIIはコンデンシンIとともに分裂期染色体の構築に中心的な役割を果たす一方で、分裂期以外でも染色体に局在する。しかし、この局在の意義についてはあまり理解が進んでいない。本研究ではライブ観察と免疫染色解析の結果、分裂後期で互いに近接していたセントロメアは細胞質分裂(cytokinesis)期に核内で分散を開始するが、コンデンシンIIを除去した細胞では、この分散が抑制されたままG1期に進むことを明らかにした。この時期は間期染色体構造の確立に中心的な役割を果たすコヒーシンがクロマチンと結合を開始する時期でもある。そこで、コンデンシンIIとコヒーシンを同時に、かつ染色体分離直後に除去したところ、コンデンシンII除去によるセントロメアの分散抑制は部分的に緩和されることが分かった。そこで次に、セントロメア再配置に大きく影響すると予想される染色体の構造変換を解析した。特定の染色体をFISHで検出し(Whole chromosome painting) 、G1期における形態変化を解析したところ、コンデンシンIIをもつ細胞では染色体は分裂期での棒状構造からテリトリーと呼ばれる球状構造に変換された。しかし、コンデンシンIIを除去すると染色体は棒状のまま核に収納されており、この構造変換の欠損が結果としてセントロメア分散を抑制していることが強く示唆された。さらにコンデンシンIIとコヒーシンを同時に除去すると、染色体テリトリーはG1期で核全体に不規則に拡散した。したがって、この条件におけるセントロメア分散の抑制緩和は、染色体構造変換の欠損がより重篤になったことによる、見かけ上の変化であると考えられた。これらの知見から、コンデンシンII除去が引き起こす染色体構造変換の欠損はコヒーシンでは修正できず、両者の適切な機能継承が裂期直後に必要であることが支持された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、分裂期直後におけるコンデンシンIIからコヒーシンへの機能継承の実体を、セントロメアの再配置と染色体テリトリーの形成の２つの実験手法によって示すことができた。さらにセントロメアとテロメアの局在を同時に示すことで、間期核内の異常な染色体テリトリーの構造(Rabl構造）を推定できた。これらの結果は、コンデンシンII除去によるセントロメア再配置異常と染色体テリトリーの形成異常が強く関連することを示す初めての細胞学的証左である。したがって、我々が提唱している「コンデンシンIIからコヒーシンへの機能継承」の検証は当初の予定どおり進んでいると判断され、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果から、分裂期直後の染色体構造変換において、コンデンシンIIからコヒーシンへの機能継承はセントロメアの再配置を含む染色体の構造変換に大きく貢献していると考えられた。間期核における染色体構造はテリトリーと呼ばれ、分裂期と異なる構造を示す。そこで今後は、この染色体テリトリーが形成・確立される過程を詳細に解析し、コンデンシンIIがいつ、どのような構造変換を担っているのかを明らかにする。ここではWhole Chromosome Painitingと部位特異的に染色体をラベルする FISH解析を行う。さらに、一旦形成された間期核におけるテリトリーの維持にコンデンシンIIとコヒーシンがどのように貢献するのかを検証する。ここではまず最初に、複製後のG2期の染色体に焦点を当てる。これらの研究から、間期を通じた染色体構造変換へのコンデンシンIIとコヒーシンの貢献とこれらの協調作用を明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
当初は適切な実験条件の設定までに、多くの条件を検討する必要があると考えていたが、思いの他素早く適切な条件を見出すことができたことが最大の理由である。また、学会がオンラインが多かったこともあり参加費や旅費が設定されないものも多かった。翌年度分として請求する助成金は、本研究の主な解析手法であるFISH probeの購入と調製に使用する計画である。
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Research Products
(3 results)
