Functional handover from condensin II to cohesin during the establishment of interphase chromosome architecture

间期染色体结构建立过程中从凝缩蛋白 II 到粘连蛋白的功能切换

基本信息

批准号：
21K06027
负责人：
小野教夫
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

コンデンシンは分裂期染色体の構築に中心的な役割を果たすタンパク質複合体である。このうちコンデンシンIIは分裂期以外でも染色体に局在することから細胞周期を通じた役割が予想されている。本研究では昨年度に、コンデンシンIIが分裂期直後のG1期におけるセントロメアの配置と染色体テリトリーの形状と核内での放射状配置の確立に貢献することを明らかにした。今年度は、この過程でコンデンシンとコヒーシンがどのように働いているのかを明らかにするため、これらの局在変化と染色体形態変化を詳細に解析した。その結果、分裂期における染色体構築に中心的な役割を果たすコンデンシンIの除去も染色体テリトリーの形状と核内での放射状配置を部分的に乱すことが分かった。これは、分離が遅れた染色体は、他の染色体が構造変換を開始しても、コンデンシンII除去の場合と同様に棒状の染色体が残されることに起因すると思われた。この結果から、コンデンシンIIによる染色体構造変換が適切なタイミングでおこることが重要だと考えられた。一方、コヒーシンはG1期に入る前に染色体と結合を開始するが、コンデンシンIIを除去してもそのタイミングは変化しなかった。すなわち、コンデンシンIIによる染色体構造変換が起こる前でもコヒーシンは細胞周期のステージ特異的に染色体と結合できることが示された。コンデンシンI除去による染色体テリトリーの異常発生も含めると、分裂期から間期への適切な染色体構造変換はコンデンシンIIとコヒーシンが適切なタイミングで働くことが重要であることが強く示唆された。また、本年度は1Mb以下の染色体構造、すなわちクロマチンループ構造の変化、染色体の長腕と短腕の位置関係、そして染色体の腕内の構造をFISH法で検出する方法を確立した。これらは間期染色体のin situ での構造解析に有効であることが示された。

冷凝蛋白是蛋白质复合物，在有丝分裂染色体的构建中起着核心作用。其中，Condensin II即使在有丝分裂阶段之外也位于染色体上，因此预计在整个细胞周期中将发挥作用。在去年的这项研究中，我们透露，冷凝蛋白II有助于在G1阶段建立核心内的丝粒和染色体区域形状和径向排列。今年，我们详细分析了定位和染色体形态的变化，以阐明在此过程中冷凝蛋白和粘着素的工作方式。结果表明，在有丝分裂阶段，去除冷凝素I在染色体构造中起着核心作用，也会部分破坏染色体领土的形状和核内的径向排列。这被认为是由于延迟的染色体留有杆状染色体的事实，就像在去除凝蛋白II的情况下一样，即使其他染色体开始转换结构。基于这些结果，认为染色体结构在适当的时间发生染色体结构转化很重要。另一方面，在进入G1期之前，粘着蛋白开始与染色体结合，但是即使去除凝聚蛋白II后，时间也不会改变。也就是说，表明粘着蛋白可以在Condensin II发生染色体结构转化之前，在阶段特异性细胞周期阶段中特异性地与染色体结合。包括由于去除冷凝素I引起的染色体区域的异常发育，强烈建议，对于凝聚蛋白II和粘着蛋白而言，在适当的时间起作用至关重要，以适当的染色体结构从有丝分裂相转换为相间。此外，今年，我们已经建立了一种检测1MB或以下的染色体结构的方法，即染色质环结构的变化，染色体的长臂和短臂之间的位置关系以及使用鱼类方法的染色体组内的结构。这些已被证明可有效地对相间染色体的原位结构分析。