哺乳類の初期発生過程におけるヒストン変異体H2A.Zの機能解析

早期哺乳动物发育过程中组蛋白变体 H2A.Z 的功能分析

• 批准号: 11J03091
• 负责人: 高木 恵次
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03091/
• 关键词: エピジェネティクス; ヒストン変異体; H2A.Z; 細胞生物学; 分子生物学; ゲノム安定性; ES細胞

本研究は、進化的保存性が高く、多種多様な機能を有するヒストン変異体H2A.Zの、生体内における機能を明らかにすることを目的としている。近年、H2A.Zには2つのアイソフォーム、H2A.Z-1とH2A.Z-2がある事が報告された。そのため私は、H2A.Z-1およびZ-2ノックアウトマウス、およびニワトリDT-40細胞を作製し、これらの機能を個別に解析した。H2A.Z-1欠損マウス胎仔線維芽細胞、およびH2A.Z両アイソフォーム欠損ニワトリDT-40細胞を解析した結果、これら細胞は、細胞分裂時間が延長し、その染色体分配時に、遅延染色体(Chromosome lagging)や染色分体橋(Chromosome bridge)を生じ、また、多くの細胞において分裂終期は完遂せず、死滅することが分かった。さらに、これら細胞の染色体において、γH2A.Xが集積をすること、また、セントロメアが異所性に形成されることを見いだした。これら知見は、染色体が不安定な状態(Chromosome fragility)になっている事を示しており、H2A.Zが、細胞分裂時における染色体安定性に寄与している事を示唆している。細胞分裂におけるゲノムの分配機構の解明は、生物学における根本的な命題であり、クロマチンの主要構成分子であるヒストンがゲノム安定性に寄与する事を示唆する本知見には、大変重要な意義がある。

本研究的目的是阐明组蛋白变体 H2A.Z 的体内功能，该变体在进化上高度保守且具有多种功能。最近有报道称H2A.Z有两种亚型，H2A.Z-1和H2A.Z-2。因此，我生成了 H2A.Z-1 和 Z-2 敲除小鼠和鸡 DT-40 细胞，并分别分析了它们的功能。对缺乏 H2A.Z-1 的小鼠胎儿成纤维细胞和缺乏两种 H2A.Z 同工型的鸡 DT-40 细胞的分析表明，这些细胞在染色体分离过程中表现出延长的细胞分裂时间和延迟的染色体分离。完成末期并死亡。此外，我们发现γH2A.X在这些细胞的染色体中积累，并且着丝粒是异位形成的。这些发现表明染色体处于不稳定状态（染色体脆性），并表明 H2A.Z 有助于细胞分裂过程中染色体的稳定性。阐明细胞分裂过程中的基因组分配机制是生物学的一个基本命题，这一发现表明组蛋白（染色质的主要组成分子）有助于基因组的稳定性具有重要意义。