染色体凝縮
真核生物の染色体凝縮で中心的な役割を果たしているタンパク質複合体がコンデンシンである(図3)。コンデンシンはATPアーゼ活性をもち、ATP加水分解から生ずるエネルギーを用いて染色体凝縮を担っているらしい。しかし、そのメカニズムの詳細については不明な点が多い。また染色分体分割の過程には、染色体腕部からコヒーシンが部分的に解離することに加え、DNAの絡み合いを解く II 型トポイソメラーゼの働きが必須である。
一方、最近の報告によれば、簡単な基質(精子核)と6つの精製因子(コアヒストン、3種のヒストン・シャペロン、トポイソメラーゼ II、コンデンシン I)を用いて、単一染色分体(複製過程を経ない一本の染色分体からなる染色体)を試験管内に再構成することができる。これまで分裂期染色体の構築は極めて複雑な過程であると考えられてきたが、その素反応に関わるタンパク質因子の数は限られているらしい。
さらに驚くべきことに、カエル卵抽出液中ではヌクレオソーム形成を抑えた条件下においても、コンデンシンに依存して染色体に似た構造を作ることが可能である。このヌクレオソームを持たない染色体は、コンデンシンが集中した中心軸とその周辺に大きく広がったループ構造から構成されていた。すなわち、コンデンシンは染色体の形作り(shaping)に対して本質的な役割を果たし、一方ヌクレオソームはコンデンシンが構築する染色体軸の周りに広がるDNAループのコンパクション(compaction)に貢献しているらしい。
クロマチン繊維が分裂期染色体の中でどのように折り畳まれているのかという問題は、いまだに解明されていない。古典的なモデルとしては、階層制折り畳みモデル(hierarchical folding model)とラジアル(放射状)ループモデル(radial loop model)が挙げられる。その後、ポリマーモデル(polymer model)や階層制軸モデル(hierarchical folding, axial glue model)が提唱されている。この問題の理解が遅れている理由のひとつは、分裂期染色体の構造を形態学的に解析する手段が限られていたことにある。しかし最近では、Hi-C (High-throughput chromosome conformation capture) と呼ばれるゲノム生物学的手法も適用されており、研究の進展が期待されている。一方、コンデンシンの分子活性をもとにして分裂期染色体構築の数理モデリングとコンピュータ・シミュレーションが盛んに試みられている。
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