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本研究の目的は、真核細胞のM期染色体構築に中心的役割を果たすタンパク質複合体「コンデンシン」を組換えサブユニットから再構成し、in vitroにおいてその分子機能と制御機構を解明することである。研究期間の前半において、研究代表者はコンデンシンIとIIの二種類の複合体をそれぞれ発現・精製できる発現系を構築し、さらなる最適化によって生化学的アッセイに用いるのに十分なレベルの高濃度かつ高純度の精製コンデンシン複合体の再構成を実現した。この間コンデンシンI複合体に特有な機能の解析が先行して飛躍的に進んだため、最終年度である今年度を含めた期間後半でコンデンシンI複合体の変異体を用いた解析を中心に研究を推進した。その結果、SMCサブユニットのATPの結合と加水分解の各ステップがコンデンシンIのクロマチンに対する作用に異なる貢献をしていること、またSMC ATPaseの加水分解の継続的なサイクルがM期染色体構造の維持に必要であることを見出した。さらにコンデンシンI特有のnon-SMCサブユニットのうち、HEATリピートを持つ二種類のサブユニットCAP-D2とCAP-Gがダイナミックな染色体の軸構造の形成に必須であり、二つのサブユニットが拮抗的に作用しながら機能していることを明らかにした。すなわちCAP-D2が軸構造を安定化する方向に作用するのに対して、CAP-Gは逆に不安定化する方向に作用する。この軸構造の形成におけるHEATサブユニットの機能にはSMCサブユニットによるATPの加水分解が必要であり、両者の働きが正しくカップリングすることによってはじめて真核細胞特有の長い棒状の染色体構造の形成・維持が可能になることを明らかにした。
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