コンデンシンIIを介したDNA複製と染色体凝縮の連係

凝缩蛋白 II 介导的 DNA 复制和染色体凝缩的联系

基本信息

批准号：
20055021
负责人：
小野教夫
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

コンデンシンIとIIは、高等真核細胞の染色体凝縮の過程において中心的な役割を果たしているタンパク質複合体である。これらの複合体は構造的にはよく似ており、分裂中期の姉妹染色分体ではどちらも軸上に集中するが、その分布は互いに重複しない。加えて、コンデンシンIIが細胞周期を通じて核に局在し、前期核内で始まる早い時期の染色体凝縮に関与するのに対して、コンデンシンIは核膜崩壊(前中期)以降の染色体凝縮に関与する。本研究では、分裂期以外でのコンデンシンIIの動態に着目して、この複合体がDNA複製と染色体凝縮の連係を担う因子のひとつであるという作業仮説をたてた。本研究では、複製が行われるS期におけるコンデンシンIIの動態を詳しく解析し、さらに複製が正常に進まない場合、染色体凝縮にどのような影響があるかを解析することで我々の仮説を検証した。HeLa細胞を用いた解析の結果、(1) 核に局在するコンデンシンIIの総量とクロマチンに結合しているコンデンシンIIの量はDNAの複製が行われるS期に増加した。(2) コンデンシンIIのクロマチンへの結合は、複製されたDNA量に応じて増加した。(3) 複製ストレス存在下でも、コンデンシンIIのクロマチンへの結合は、複製されたDNA量に応じて増加した。これらの結果は、コンデンシンIIがS期において複製と関連してクロマチンと結合することを示唆する。加えて、(4) 複製ストレス存在下で形成された中期染色体には形態異常が高頻度で観察された。さらに、我々は、複製ストレスが染色体上におけるコンデンシンIIの挙動を変化させることを示唆する結果を得た。これらの研究成果の意義は、複製と染色体凝縮の連係におけるコンデンシンIIの役割の一端を初めて細胞生物学的に示すことができた点にあり、古くから知られているDNA複製の異常による染色体異常の理解にも新たな視点を見いだすことができると考えている。

冷凝蛋白I和II是蛋白质复合物，在较高的真核细胞中染色体凝结过程中起着核心作用。这些络合物在结构上相似，两者都集中在中期姐妹染色质被中的轴上，但它们的分布并没有彼此重叠。此外，在整个细胞周期中，凝蛋白II局部与核位置，并参与早期染色体凝结始于预言核的早期染色体凝结，而冷凝蛋白I在核破坏后参与染色体冷凝（前术前）。在这项研究中，我们专注于有丝分裂阶段之外的冷凝蛋白II的动力学，并提出了工作假设，即该复合物是负责连接DNA复制和染色体凝结的因素之一。在这项研究中，我们通过分析在复制发生的S阶段的凝聚蛋白II的动力学来检查我们的假设，并在复制不正常进展时分析染色体凝结的影响。使用HeLa细胞的分析表明，（1）在核中定位的冷凝蛋白II的总量以及与染色质结合的冷凝蛋白II的量在发生DNA复制时增加。（2）与复制的DNA量增加了冷凝素II与染色质的结合。（3）即使在存在复制应力的情况下，与染色质结合的冷凝素II与复制的DNA量增加。这些结果表明，冷凝蛋白II与S相中的复制结合染色质。另外，（4）在存在复制应激的情况下形成的中期染色体中经常观察到形态异常。此外，我们获得了结果，表明复制应力改变了染色体上的凝结素II的行为。这些研究结果的重要性在于，我们能够首次在生物学上证明冷凝蛋白II在复制和染色体凝结之间的联系中的作用，我们相信可以在理解由异常DNA复制引起的染色体异常时找到新的观点，而DNA复制引起的，这是长期以来已知的。