報道発表
染色体の構造変化に関わる新たなタンパク質を発見
～生命の多様性をもたらす遺伝情報組み換えシステムの一端を明らかに～
2009年11月3日
独立行政法人情報通信研究機構（以下「NICT」という。理事長：宮原 秀夫）は、生物が
遺伝情報を子孫に受け渡すメカニズムを情報通信技術として捉え、この原理を利活用するための研究を行っています。細胞核において、遺伝情報を保ち、複製し、組み換えて、分配する役目を担う
染色体は、
減数分裂の際に、この役目を果たすため特殊な構造をとります。
今回、この構造をつくり出す因子を新たに発見し、染色体が核内で特殊な構造をとるメカニズムを明らかにしました。これは生命の多様性をもたらす遺伝情報の組み換えという機能の一端を明らかにするものです。
なお、この成果は国際誌ジャーナル・オブ・セル・バイオロジーの2009年11月2日号に掲載されます。
【背景】
遺伝情報を組み換え、コピーして精子や卵子などの生殖細胞に分配するために生殖細胞が行う減数分裂では、壊れやすい遺伝情報を安全・確実に組み換え、娘細胞（分裂後の細胞）に送り届けるために、染色体は一時的に特殊な構造になります。この構造変化は、酵母やテトラヒメナのような単細胞微生物からヒトのような高等動物の細胞まで共通して見られ、遺伝情報の組み換えを効率的に行い、生命の多様性を生むために極めて重要であると考えられています。そして、この生命の多様性創出の現場としての染色体が構造変化を起こすメカニズムの解明が久しく求められていました。
【今回の成果】
減数分裂において、細胞の核内に存在する染色体の末端（
テロメア）が核膜上の１点に集合する特殊な構造（
ブーケ配置）をとり、遺伝情報の組み換えが行われます。今回、NICTはこの構造を形成する因子としてテロメアを核膜につなぎ止める働きがあるタンパク質（
Bqt4）とBqt4を酵素による分解から守る働きがあるタンパク質（Bqt3）を新たに発見しました。
NICTがこれまでの研究で発見した
Bqt1及びBqt2というタンパク質に加え、これらの新しいタンパク質を発見したことは、核内における染色体の構造変化メカニズムの解明につながるもので、減数分裂における細胞核構造の変化の意義を解き明かす上で大きな進展となります。
この成果は国際誌ジャーナル・オブ・セル・バイオロジーの2009年11月2日号に掲載されます。
なお、本成果は国立大学法人大阪大学との融合研究の一環として得られたものです。
【今後の展開】
NICTは、今回の発見をもとに、ほぼすべての動植物に共通して見られる染色体の核内構造変化メカニズムが持つ生物学的意義を解き明かし、生物が持つ優れた特徴を取り入れた、柔軟でロバストな情報通信システムへの応用につなげていきます。
＜ 取材依頼及び広報 問い合わせ先 ＞
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報道担当 廣田 幸子
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FAX：042-327-7587
＜ 本件に関する 問い合わせ先＞
未来ICT研究センター バイオICTグループ
近重 裕次
Tel ：078-969-2244
Fax：078-969-2249
＜用語 解説＞
- 遺伝情報
- 生物の形や性質、特徴を親から子に伝えるための情報。
- 2重らせん構造の「DNA」は塩基・リン酸・デオキシリボースの３つの成分で構成される糸状の化学物質であり、細胞の核の中に存在する。生物の遺伝情報はこのDNAに書き込まれている。
また、生命活動に不可欠なタンパク質を作るための設計図としての役割を担うDNA上の部分を「遺伝子」という。
DNAは直径約2ナノメートルで、ヒトの場合１つの細胞の核の中には約2メートルも格納されている（DNAを直径2ミリメートルの糸とすると、長さは2,000キロメートルにもなる細長い糸状の分子となる）。
これを確実に複製して壊すことなく親細胞から娘細胞に受け渡すことが生命の維持のために大切なことである。
図をクリックすると拡大画像が表示されます。- *DNAはヒストンというタンパク質に巻き付き、クロマチンと呼ばれる繊維状の構造を形成し、極めて高密度に折りたたまれる。
- 染色体
-
核の中に存在する遺伝情報を担う役割を持つ物質。
細胞分裂の際にクロマチンがより高密度に集合し、棒のような形状をとったもの。ヒトの場合、１つの細胞の中には父母それぞれから23本ずつ由来する計46本（うち2本は性染色体）の染色体が存在するが、父母それぞれから由来する同じ種類の染色体が2本ずつ存在し、これを相同染色体という。
- 減数分裂
- 生殖細胞の形成の際に行われる細胞分裂の形態。減数分裂によって染色体数が半分の生殖細胞を形成する（受精すると元の染色体数に回復する）。
また、減数分裂の際には、相同染色体が対合し、染色体の一部が入れ替わる。染色体の組み合わせに加え、この遺伝情報の組み換えが生物の多様性をもたらす上で極めて重要な役割を担っている。
- テロメア
- 線状の染色体の末端構造で、染色体を保護し遺伝的な安定性を保つ役割を担っているとされ、テロメアを欠いた染色体は細胞死やガンの原因になるといわれる。テロメアの核内における配置は減数分裂時の相同染色体の対合に重要な役割を担っている。
なお、今年のノーベル医学生理学賞はテロメアに関する研究に授与された。
- ブーケ配置
- テロメアが核膜上のある１点に集合する構造。遺伝情報の組み換えを効率的に行うために重要な構造であると考えられている。テロメアが１点に集合して束になったような構造が花束のような姿になることからその名が付けられた。
① テロメア
② 染色体
③ 核膜
- Bqt3，Bqt4
- Bqt3はBqt4を酵素による分解から守り、Bqt4はテロメアを核膜につなぎ止める働きを持つタンパク質。
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