BioResource Now ! Vol.12 No.6

BioResource Now !
Issue Number 12 (6) 2016

国内外のバイオリソースを巡る様々な問題や取り組みについて、ホットな話題をこのニュースレターで紹介していきます。
研究とバイオリソース
No.27

加納 純子（大阪大学 蛋白質研究所）

じょうほう通信：No.106

電子書籍化ツールの紹介

サブテロメアはテロメアのサブじゃない

P1-2

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P2

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研究とバイオリソース 〈NO.27〉

サブテロメアはテロメアのサブじゃない
染色体最末端構造体、テロメア
遺伝情報を担う DNA は、ヒストンなどの様々な物質と結合することによって、染色体と呼ばれる構造体を形成している。一般的に、真核生物は線状の染色体を持っている。その最末端には、とても精巧な仕組み「テロメア」が備わっている。
テ ロ メ ア は、特 殊 な 繰 り 返 し 配 列 からなるテロメア DNA と、それに結合する多くのタンパク質などから構成される。近年、テロメアに関する研究が急速に進み、多くの知見が蓄積してきた。中でも人々の興味を惹くのは、テロメアと細胞寿命との関係であろう。
生殖細胞では、テロメア DNA を伸長する酵素であるテロメラーゼの活性が高く維持されており、テロメア DNAは各生物種で決められたほぼ一定の長さに永続的に保たれている。すなわち、私たちは非常に遠い祖先から代々ほぼ同じ長さのテロメア DNA を受け継いでおり、これによって種の保存が可能になっている。一方、卵子と精子が受精した後、テロメラーゼの活性が抑えられる。これによって、体細胞では細胞分裂の度に、正確には DNA 複製の度に、テロメア DNA は少しずつ短くなっていく。なぜなら、テロメラーゼ以外の DNA 合成酵素だけでは染色体最末端部分まで完全に DNA を複製できないからである。ある一定の長さまでテロメア DNA が短くなると、細胞は細胞分裂を不可逆的に停止し、老化細胞となる。すなわち、テロメア DNAは細胞寿命をカウントする時計のようなものである。

テロメア隣接領域、サブテロメア染色体最末端のテロメアに隣接して、「サブテロメア」と呼ばれるドメインが存在する。サブテロメアはテロメア繰り返し配列とは異なる DNA 配列をもち、サブテロメア間で非常に高い相同性を有する DNA 領域を含む。

分裂酵母の場合、３本の染色体のうち１番と２番の染色体にはサブテロメアが存在するが、３番目の染色体は系統によって存在しない場合もある。１番と２番の染色体では、テロメアに隣接して 50kb のサブテロメア相同配列があり、その隣にヒストンの翻訳後修飾レベルが非常に低いという特徴をもつ50kb の領域が続いていて、通常これらを合わせた 100kb の領域をサブテロメアと呼ぶ場合が多い。３番目の染色体にサブテロメアが存在する場合には、比較的短いサブテロメア相同配列が、テロメアと rDNA の繰り返し配列の間に存在することがわかっている。
DNA
ヒストン

Nucleosome
ヌクレオソーム
Chromatin
クロマチン構造
Chromosome
染色体

セントロメア

テロメア

染色体の構造シュゴシンタンパク質 Sgo2 はサブテロメアに局在するテロメアとは対照的に、サブテロメアの機能や制御のメカニズムについては、あまり明らかにされていない。そこで、サブテロメアの未知なる機能を明らかにするため、私たちは細胞分裂期に染色体のセントロメアに局在して正確な染色体分配に重要なシュゴシンタンパ
ク質 *1Sgo2 がテロメア近傍にも局在するという情報に着目した（文献 1）。詳
しい Sgo2 の局在を明らかにするため、ゲノムワイドな ChIP-chip 解析 *2 を行ったところ、Sgo2 は 100 kb 以上に渡るサブテロメア全域に局在することがわかった。また、このサブテロメア局在は細胞周期の間期、特に G2期にピークを迎えることがわかった。

加納 純子

大阪大学 蛋白質研究所 独立准教授

Sgo2 は高度に凝縮したクロマチン構造 knob の形成に必須である
時を同じくして、松田ら（情報通信研究機構）によって、間期にある分裂酵母細胞においてサブテロメアのユニーク配列を中心とした領域が、DAPI*3 で非常に強く染まることが超高解像度顕微鏡で観察され、その染色ドメインは knob と名付けられた。knob は他の染色体領域よりも高度に凝縮した、クロマチン構造をとっていると考えられる（文献２）。
そこで次に、Sgo2 と knob との関係を探った。Sgo2 をサブテロメアからなくすと、knob が全く検出できなくなったことから、Sgo2 は knob 構造形成に必須であることがわかった。

Sgo2 はサブテロメア領域の転写や DNA 複製タイミングの維持に重要である
一般的に高度に凝縮したクロマチン構造は、転写に対して抑制的に働く傾向にある。そこで、Sgo2 をサブテロメアからなくした状態におけるゲノムワ
イ ド な 転 写 を 調 べ た と こ ろ、元 々Sgo2 が局在していたサブテロメアにおいてのみ、転写量が顕著に増加していた。このことから、サブテロメア遺伝子群の転写は、Sgo2 あるいは knob構造によって抑制されていると考えられた。
一方、細胞周期 *4 の S 期（DNA 合成期）
で は、次 の 細 胞 分 裂 に 備 え て 染 色 体
DNA が複製される。染色体上には複製開始点（origin）と呼ばれる部位が多く存在し、各 origin は複製を開始するタイミングが決定付けられている。S 期の早い時期に複製を開始するものはearly origin、S 期の遅い時期に複製を開始するものは late origin と呼ばれており、分裂酵母のサブテロメアには S期の最も遅い時期に複製を開始する、late origin が多数存在する。
次ページへ続く*1 シュゴシンタンパク質︓染色体の動原体が離れないように守護するタンパク質。
*3 DAPI︓DNA に強力に結合する物質日本の研究者が発見し命名した。
*4 細胞周期︓間期︓分裂準備期（G2) -> 細胞分裂期（M) ->*2 ChIP-chip 解析（chromatin immunoprecipitation chip 解析）
間期︓DNA 合成準備期（G1)-> 間期︓DNA 合成期（S) ->G2
クロマチン免疫沈降オンチップ︓抗体を用いて DNA とタンパク質の結合（相互作用）をマイクロアレイを用いて見つける方法。

サブテロメア研究の面白さ

サブテロメア領域の DNA 複製タイミン
グの維持に、重要な役割を果たしていることがわかった（図 1）。しかし、どのようにして Sgo2 の局在が細胞周期依存的に制御されているのか？ Sgo2 のセントロメアでの機能とサブテロメアでの機能は全く別物なのか、それとも実は関連があるのか？ 今回分裂酵母でわかったことが他の生物種でも保存されているのか？など、疑問は尽きない。

以上のように、細胞分裂期にはセントロメア局在しているシュゴシンタンパ
ク質が、間期になるとサブテロメアにリ ク ル ー ト さ れ、knob 構 造 の 形 成、
サ ブ テ ロ メ ア 遺 伝 子 群 の 転 写 抑 制、

最初にテロメア隣接領域のことをサブテロメアと命名した人は、サブテロメアの重要性にまだ気づいておらず、テロメアのサブでいいと思ったのかもしれない。

興味深いことに、Sgo2 をサブテロメアからなくすと、サブテロメアの lateorigin が early origin のように早期に複製を開始するようになった。このことから、Sgo2 がサブテロメア領域のDNA 複製タイミングの維持に重要であるということがわかった（文献３）。

図 1. 線状染色体最末端にはテロメアに隣接して、サブテロメアが存在する。
シュゴシンタンパク質 Sgo2 は、間期にサブテロメアに局在し、knob と呼ばれる高次クロマチン構造を形成するとともに、サブテロメア遺伝子群の転写制御（抑制）および DNA 複製タイミング維持に重要な役割を果たす。

電子書籍化ツールのご紹介
Web に公開されている PDF ドキュメントをタブレット端末で閲覧した際、扱いにくいと感じたことはありませんか。特に文字の多い PDF は拡大・縮小を繰り返し閲覧するため、書類の様に扱うことは困難です。
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そのような場合、画面サイズやフォントサイズ等の設定によりページ送りを変更してくれる「リフロー型」へフォーマット変換すると読みやすくなります。
今回は PDF を「リフロー型」の代表的なフォーマット EPUB へ変換できる電子書籍管理ツール「Calibre」と、フォーマット変換後の編集に便利なEPUB 作成・編集ツール「Sigil」をご紹介します。

Calibre電子書籍ライブラリの管理ツール
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EPUB, MOBI, LRF, PDF, HTML などを含む 20 以上のフォーマットに対応しており、書籍の管理やフォーマットの変換を行うことができます。
PDF を「リフロー型」のフォーマットに変更する場合は、「本を追加」で PDF を取り込み、右クリック→「本を変換」→「個別に変換」を選び、「リフロー型」フォーマット（EPUB 等）に変換するだけです（図 1）。
図 1. Calibre フォーマット変換画面

BioResource Now ! Vol.12 No.6

しかし、サブテロメアはテロメアの補助役というだけでなく、独立した染色体ドメインとして別の機能を果たしていることがわかってきた。一方、サブテロメア DNA やクロマチン構造の異常が原因とされるヒトの病
気がいくつか知られており、ヒトのサブテロメア機能制御メカニズムの解明が待たれている。さらに、ヒトと類人猿（ボノボ、チンパンジーなど）のサブテロメア構造には大きな違いがあるという事実は、進化との関連を想像すると非常に面白い。今後益々サブテロメア研究が発展することは間違いないと思われ、そのためには様々な生物種の細胞株を保持している、バイオリソースの存在が非常に重要になるであろう。■＜参考文献＞
1. Kawashima et al., Science (2010) 327, 172-177.
2. Matsuda et al., Nat. Commun. (2015) 6, 7753.
3. Tashiro et al., Nat. Commun. (2016) 7, 10393.

じょうほう通信 [ 第 106 回 ] 10 分
ま た、「Calibre」で 管 理 し て い る 書 籍 は、デバイスとの共有も簡単に行うことができます。デバイスを接続しての移行、メールに書籍ファイルを添付して送信することができます。
このように「リフロー型」のフォーマットに変換すれば、モバイル端末でも文字の多い PDF も小説のように読むことができます（図 2）。
図 2.PDF と EPUB

Sigil
EPUB 形式のファイルを作成・編集するツールです。
URL : https://github.com/Sigil-Ebook/Sigil/releases「Sigil」は ソ ー ス コ ー ド も 公 開 さ れ て お り、Windows 版と Mac 版が用意されています。
Word 感覚で手軽に使用でき、目次・画像等の挿入も可能です（図 3）。また、文字装飾・レイアウト等もツールバーに用意されており、ソースコードを書かずに簡単に行うことができます。
実際のソースコードは、ビューの切り替えで閲覧・編集することが可能なので HTML による上級表
図 3. Sigil
現も可能です。
文字の多い PDF を EPUB に変換した後、この「Sigil」を使ってレイアウト等を編集すれば、さらに読みやすい電子書籍とすることができます（図 4）。
Web 上で公開している PDF やサイトを、電子ブックリーダーで読みやすい電子書籍として配信する時に活用してみてはいかがでしょうか。
図 4. 編集前と編集後（生物遺伝資源センター データベース事業部吉岡 美春 )Contact Address

Editor's Note

連絡先2016 年１月に Nature Communications に掲載された染色体の構造と機能についての新たな発見について、研究代表の加納先生に解説記事をご寄稿いただきました。いかがでしたか。酵母を使った今回のご研究が、ヒトの疾病の解明や進化を語る新たな指標に繋がるかもしれないとのこと、なんかワクワクしますね。本当にサブテロメ
アはテロメアのサブじゃない！（Y.Y.)〒411-8540 静岡県三島市谷田 1111
国立遺伝学研究所 生物遺伝資源センター
TEL 055-981-6885 ( 山崎 )E-mail︓brnews@shigen.info

バイオリソース情報(NBRP)(SHIGEN)
(WGR)
(JGR)

www.nbrp.jp/
shigen.nig.ac.jp/shigen/indexja.jsp
shigen.nig.ac.jp/wgr/shigen.nig.ac.jp/wgr/jgr/jgrUrlList.jsp

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