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生物学において、染色体足場は染色体の構造を支えるバックボーンです。これは、細胞周期を通じて真核生物の染色体の構造と維持に不可欠な非ヒストンタンパク質のグループで構成されています。これらの足場タンパク質は、有糸分裂中のクロマチンの凝縮を担っています。[1]
起源
1970年代後半、ウルリッヒ・K・レムリとその同僚は、ヒストンタンパク質を枯渇させた真核生物の 染色体のバックボーン構造を発見した。このバックボーンは染色体軸に沿って局在しており、「染色体足場」と名付けられた。[2] [1]
足場のタンパク質
真核生物では、各細胞のDNAは、DNA とさまざまなタンパク質のグループの混合物であるクロマチンで構成される、分離された染色体に編成されています。その中で、構造タンパク質(ヒストンではない) は、クロマチン繊維を周囲に結合して、染色体に形を与える長く連続した軸またはバックボーンを形成します。このため、それらは染色体の「足場」として知られています。[1]
足場の主成分として、DNAトポイソメラーゼIIα、コンデンシン、KIF4Aキネシンの3つのタンパク質群が同定されている。これらのタンパク質が除去されると、染色体の形状は現れず、クロマチン繊維が広がる。[1]
トポイソメラーゼIIα
DNAトポイソメラーゼIIα酵素は 、足場の一部として染色体軸に沿って顕著に現れます。[3]有糸分裂では、セントロメアと染色体腕に沿った軸に集中しています。染色体の凝縮中にループが軸に沿って集中するにつれて、このタンパク質はDNAをほどく役割を果たしていると考えられています。[4]このタンパク質が除去されると、有糸分裂時に染色体構造が劇的に失われ、細胞周期が停止します。[5]
SMCファミリータンパク質
コンデンシン複合体は、 SMC2とSMC4（およびその他のタンパク質）の結合から形成され、染色体の凝縮を担っています。 [6]コンデンシンIは染色体の凝縮のタイミングを制御し、有糸分裂の開始時にクロマチン組織をTADから染色体軸の周りのループの配列に変更するために不可欠です。コンデンシンIIは軸に沿った染色体ループの圧縮を促進します。[4]
特に、SMC2（コンデンシンIおよびIIに存在）は、染色体内部の足場の一部として検出されます。[4] SMC2が阻害されると、有糸分裂染色体の構造に重大な欠陥が生じます。[7]
キフ4
染色体キネシンであるKIF4Aは、有糸分裂中の染色体の形成に関与している。KIF4AはCAP-Gサブユニットを介してコンデンシンIに結合します。KIF4AがコンデンシンIの挙動を制御することが知られている。なぜなら、KIF4Aが存在しないと染色体軸はコンデンシンIで濃縮されないからである。[8]
参考文献
- ^ abcde Poonperm R, Takata H, Hamano T, et al. (2015). 「染色体足場は足場タンパク質の二本鎖アセンブリである」. Scientific Reports . 5 : 11916. Bibcode : 2015NatSR ...511916P. doi : 10.1038/srep11916 . PMC 4487240. PMID 26132639.
- ^ Paulson JR、Laemmli UK (1977年11月)。「ヒストンが枯渇した中期染色体の構造」。Cell . 12 (3): 817–828. doi :10.1016/0092-8674(77)90280-X. PMID 922894. S2CID 40355379.
- ^ Earnshaw WC、Halligan B、Cooke CA、Heck MM、Liu LF (1985 年 5 月)。「トポイソメラーゼ II は有糸分裂染色体骨格の構造成分である」。Journal of Cell Biology。100 ( 5 ): 1706–1715。doi :10.1083/ jcb.100.5.1706。PMC 2113886。PMID 2985625。
- ^ abc Pollard TD、Earnshaw WC、Lippincott-Schwartz J、Johnson GT (2017)。細胞生物学（第3版）。フィラデルフィア：エルゼビア。ISBN 978-0-323-34126-4。
- ^ Nielsen CF、 Zhang T、 Barisic M、Hudson DF（2020年5月）。「トポイソメラーゼIIαは有糸分裂染色体構造の維持に必須である」。 米国科学アカデミー紀要。117 （22）：12131–12142。Bibcode ：2020PNAS..11712131N。doi ：10.1073 / pnas.2001760117。PMC 7275761。PMID 32414923。
- ^ Jeppsson K, Kanno T, Shirahige K, Sjögren C (2014 年 9 月). 「染色体構造の維持: SMC 複合体の位置と機能」. Nature Reviews Molecular Cell Biology . 15 (9): 601–614. doi :10.1038/nrm3857. PMID 25145851. S2CID 23908801.
- ^ Ono T, Losada A, Hirano M, Myers MP, Neuwald AF, Hirano T (2003年10月). 「脊椎動物細胞におけるコンデンシンIとコンデンシンIIの有糸分裂染色体構造への異なる寄与」. Cell . 115 (1): 109–121. doi : 10.1016/s0092-8674(03)00724-4 . PMID 14532007.
- ^ Takahashi M, Wakai T, Hirota T (2016). 「コンデンシンIを介した有糸分裂染色体アセンブリにはクロモキネシンKIF4Aとの関連が必要」. Genes & Development . 30 (17): 1931–1936. doi : 10.1101/gad.282855.116 . PMC 5066236. PMID 27633014 .