新しいモデルは染色体のパッキングに関連する病気についての手がかりをもたらす可能性がある

Jul 03, 2023

細胞分裂中のコンデンシンの役割を理解するためのこれまでで最も正確な定量モデルは、視覚的にも素晴らしいものです。

テキサス大学オースティン校の科学者チームは、細胞が分裂する前に細胞内の染色体がどのように詰め込まれるかをシミュレーションする、最も正確な定量モデルを開発した。このツールは、病気の原因や潜在的な治療法についての新たな洞察につながる可能性があるという。

彼らの論文は雑誌「Cell Reports」に掲載されました。

コンデンシンは、染色体のパッキングとアンパッキングに関与する分子機械です。 適切に機能すると、あらゆる生物の初期の発達において重要な役割を果たします。 しかし、一部の突然変異はさまざまな形態のがん、最も一般的には T 細胞リンパ腫を引き起こす可能性があります。

「これは、利用可能なすべての実験データと一致する、コンデンシンが有糸分裂染色体をどのように折りたたむのかについての最初の理論的研究です」と、筆頭著者で博士号を持つアトレヤ・デイは述べた。 化学者デイブ・ティルマライの研究室の学生で、細胞分裂の準備ができたコンパクトな形態の染色体について言及しています。 「これらの発見が実験者に私たちの予測を検証するきっかけとなることを願っています。」

以前の研究では、細胞分裂中の染色体構造へのコンデンシンの関与が明らかになりました。 2021 年、ティルマライ研究室は、単一のコンデンシンタンパク質がゲノムの小さな部分を折りたたむためにどのように機能するかを学びました。 しかし、細胞分裂に対するコンデンシンの寄与の全体像は完全には理解されておらず、これが新しいモデルの価値を示している。

解凍された染色体にあるよく知られた DNA らせんは、一方向にねじれたはしごのように見えます。 新しいモデルでは、染色体が圧縮されると、昔ながらの電話コードのねじれのように、らせんの方向が逆になる場所がたくさんあります。 これらのいわゆるランダムヘリックス倒錯は、圧縮された染色体に非常に多く存在するため、ヘリックスはもはや識別できません。 新しいモデルは、コンデンシンの 1 つの形式が 2 つ目の形式よりもこれらのねじれをより多く形成することを示唆しており、この予測は今後の実験で検証できると考えられます。

これまでの実験では、コンデンシンが染色体を巻き取り、その部分を何千ものループに縮め、染色体が長くて真っ直ぐな麺ではなく、むしろ密集したスパゲッティの球のように見えることが示されていた。 新しいモデルでは、将来のテストのためにさらに詳細な情報が追加されています。このループ プロセスの速度は、最初は遅く、染色体が 2 つの娘細胞のそれぞれに分離される前に細胞の中心に整列するにつれて増加することがわかりました。 また、コンデンシンの 2 つの異なるバージョンによって生成されるループのサイズの違いも見つかり、コンデンシン II として知られるバージョンでは、コンデンシン I のループよりも 6 倍大きなループが生成されます。

コンデンシンの挙動を理解することは、いつか癌やダウン症などの病気に対する予防または治療技術や薬の開発に重要であることが判明する洞察を与える可能性があるため、これはすべて重要です。

「私たちが研究している分子を実際に見ることは視覚的に刺激的であるだけでなく、理論と実験データを比較するためにも必要です」とデイ氏は言いました。

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