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セントロメアの研究からヒストンと似た新規のタンパク質が見つかった長い染色体 DNA 分子の中ほどに「セントロメア」と呼ばれる場所があり、細胞分裂で重要な働きをしている。国立遺伝学研究所の深川竜郎教授は、DNA 上でセントロメアがどのように機能するのか研究している。今回、ヒストンに似たタンパク質が、その機能構築の決定にかかわっていることを発見した。遺伝現象におけるヒストンコードの役割が近年注目されているが、ヒストン以外のタンパク質がかかわる新規のコードが存在しているのかもしれない。

深川 竜郎

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Nature ダイジェスト：ヒストンといろいろなコードを探すべきだと。遺域がセントロメアとして機能するのかがコードとは何ですか？

伝という現象は複雑で、DNA の塩基配よくわかっていないのです。今回の私た

深川：遺伝というと、一般的には DNA列とヒストンの修飾のみが担うといったちの研究は、それを明らかにしました。の塩基配列が思い出されるのではないで単純なものではないだろうと思います。

そして、ヒストンと似ているが異なるタ

しょうか。それによって遺伝情報がコー今回のセントロメアの研究で、特にそうンパク質の重要性が見えてきたわけです。

ドされ、次世代に伝えられるという。し考えさせられました。

かし最近、塩基配列とは別の情報も次世––
セントロメアとして機能する DNA代に伝達されることがわかってきましセントロメアは塩基配列で決まらない領域がわからないという意味は？

た。塩基配列は変化していないのに、生––
セントロメアとは何ですか？

セントロメア研究の歴史から説明させて物の表現型が変化し、その表現型が伝わ細胞内で DNA は、染色体として存在しください。今から 20 年ほど前、セントることがあるのです。ています。ヒトでしたら 46 本の染色体ロメアは、ほかの場所と何が違うのだろがあります。セントロメアとは、その染うかと、いろいろな生物のセントロメア色体の中央付近の領域を指します。

領域の DNA 配列が調べられました。そその情報を伝える実体は何なのか、世界中で探索されています。現在有力視されている 1 つが、ヒストンの修飾です。

それがどういう働きをしているかといの結果わかったことは、セントロメアとヒストンの修飾状態が情報としてコード

うと、細胞が分裂する際、このセントロして機能する場所は、それを決める特殊されていると考えられ、それをヒストンメアの上に特殊なタンパク質が集まってな DNA 塩基配列を持つのではなく、どコードと呼んでいます。

きて、タンパク質の複合体が形成されまのような塩基配列でもかまわないというす。すると、細胞の両端から繊維が伸びことでした。いったん、セントロメアと–そもそもヒストンとは何でしょう？
–てきてこのタンパク質複合体に接着し、して機能する場所が決定されると、それヒストンは、DNA を巻き付ける球状の各染色体を運んでくれるのです。

は次世代に受け継がれていくのです。遺タンパク質です。DNA は細長いひも状

伝情報として塩基配列のみが強調されてなので、ところどころでヒストンに巻き––セントロメアは重要なのですね。

付いて、絡まないようになっています。

そうなのです。セントロメアの上にタン

それで、セントロメアの場所を決めてDNA は、生体内では、ヒストンと一緒パク質複合体がきちんと形成されないいるのは何なのかが探索され、センプ Aに存在します。そのヒストンに、メチルと、染色体がうまく分配されません。す（CENP-A）というヒストンタンパク質基やアセチル基が「付く」「付かない」

ると、娘細胞にすべての染色体が伝わらが決め手らしいとわかってきました。あといった修飾状態が、コードになっていず、がんなどの病気が起きたり、突然変らゆる生物のセントロメアに、センプ Aると考えられています。

異が起きたりします。

が伴われていたからです。この分子に皆いた時代なので、皆が驚きました。

が注目し、熱心に研究されてきました。
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深川先生は、ヒストンコードに異––その研究が、ヒストンコードとど議を唱えている？のようにつながるのでしょうか？

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やはりヒストンタンパク質がセンいや、そうではありません。ヒストン以

先ほど、セントロメアは染色体の中央付トロメアを決めていたのですか。

外にも情報コードが存在するのではない

近と言いました。しかし、染色体を DNAそうなのですが、私自身は、セントロメか、と言っているのです。だから、もっのレベルで細かく見ると、どの DNA 領アの機能構築には、センプ A 以外にも重26©2012 Nature Japan K.K., trading as NPG Nature Asia-Pacific. All rights reserved.

Vol. 9 | No. 4 | April 2012

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要なタンパク質がもっとあるはずだと感じていました。センプ A だけでは説明しきれない点がたくさんあったからです。
CENP-S-X

コードとなる新タンパク質を同定

CENP-T-W–今回、セントロメアの機能構築を決–

CENP-T-W-S-X複合体のタンパク質構造
微小管めるタンパク質が見つかったのですか。
はい。ここからが私たちの今回の研究の話です。セントロメアの上に多種類のタンパク質が集合しますが、それらの性質を徹底的に調べたのです。すると、そのヒストンH3CENP-T-W-S-X複合体

ヒストンH3CENP-A

中に、DNA に結合する性質を持ち、ヒストンに似ているタンパク質複合体が２DNAつ見つかりました。センプ-T-W（2 量体）

正常なセントロメア機能発揮とセンプ-S-X（4 量体）です。
そこで構造解析技術を用いて、この 2つのタンパク質の結晶を作り、性質を詳しく調べました。すると、おもしろい実

図1

CENP-T-W-S-X複合体がないと、セントロメアが機能しない

センプ（CENP）-T-W とセンプ-S-X が一緒になり、センプ-T-W-S-X 複合体が形成される。

ヒストンと似たこの複合体の周りを DNA が巻き、セントロメアの機能が発揮される。

験結果が次々と出てきたのです。この 2つが出会うと反応が起こり、センプ-S-X

して、そこでは別なタンパク質と複合体（4 量体）の半分が、センプ-T-W（2 量を作って機能するのです。

体）に入れ替わり、1 つの複合体（センてきたように思えます。
私は、大学院時代の恩師に、新しい技ちゅうちょ

ここからは推論ですが、ヒストンに似術を取り入れることに躊躇してはいけなたタンパク質はほかにもたくさんあって、いと教わりました。装置がないことも言さらに驚いたことに、この複合体が形それが、さまざまな DNA 領域で独自のい訳にならない。世界の誰かがその技術成されると、それに DNA が巻き付いて機能を果たすように情報を与えているのや装置を利用しているならば、それを前独自の構造が形成されました。このセンではないかと思うのです。センプ-T-W-

提に自分も研究を進めていかなくてはい

プ-T-W-S-X 複合体こそが、セントロメア

S-X 複合体は、セントロメアの機能構築けないと。今回の研究でも、その教えがの機能構築のカギとなるタンパク質だとでコードとしての役割を持ちますが、ほ役立ったと思っています。

わかったのです。これで、セントロメアがかには、転写にかかわるヒストンに似たどのように形成されていくのかという謎

タンパク質が DNA と結合して、転写のプ-T-W-S-X）が形成されるのです。

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ありがとうございました。

■が解明できたと思っています。いろいろオンオフを制御するなどの例が想像されな生化学的実験や変異導入試験でその重ます。ヒストンだけでなく、ヒストンに聞き手は藤川良子（サイエンスライター）。

要性を証明することができました（図 1）。

似たほかのタンパク質も独自のコードを

1. Nishino T, Takeuchi T M, Gascoigne K M, Suzuki A, Hori T,
Oyama T, Morikawa K, CHEESEMAN I M, and Fukawaga T,
Cell 148, 487-501 (2012).
2. Hori T, Amano M, Suzuki A, Backer CB, Welburn JP, Dong
Y, McEwen BF, Shang WH, Suzuki E, Okawa K, Cheeseman
IM, and Fukagawa T, Cell 135, 1039-1052 (2008).

持っているのではないでしょうか。
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センプ A は重要でないのですか？
いいえ、センプ A は重要です。おそらく、–センプ-T-W-S-X–複合体の発見といセントロメアが機能するための目印としう成果は、構造解析を取り入れたから？て働くのだろうと想像しています。

はい。今回の研究論文の筆頭著者であるにし の たつ や西野達哉君が、2 年半ほど前に、私たち深川竜郎（ふかがわ・たつお）
国立遺伝学研究所教授。1995 年総合研––
センプ-T-W-S-X 複合体の何がコーの研究室に来てくれました。彼は、構造ドなのですか？

解析の専門家であり、生物学にも興味が修了（理学博士）。同年、英国オックス

実はセンプ-S-X は、セントロメア以外あります。そのおかげで、例えば突然変フォード大学博士研究員。1999 年国立でも働いていることがわかっています。

異を加えた影響を調べるときでも、すぐ細胞内で DNA が傷つくと、その修復がに構造にフィードバックして、その図を起こるのですが、DNA の損傷部位にセ見ながら検討することができます。研究

ンプ-S-X がさっと移動するのです。その視野が広がり、生物学のレベルが違っ

www.nature.com/naturedigest

究大学院大学生命科学研究科博士課程

遺伝学研究所助手、2003 年助教授を経て、2005 年より現職。2002 年、日本遺伝学会奨励賞受賞。2005 年、文部科学大臣表彰若手科学者賞受賞。

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