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東大研究チーム「調整薬遺伝子因子」を発見

東京大学の研究チームが、分子生物学的な方法を用いて、
「減数分裂」期の複雑な生命反応を連係させて「遺伝的組換え」を首尾よく始める
「調整役遺伝子(リエゾン)因子)」を発見したことを発表しました。

成果は、東京大学大学院総合文化研究科の太田邦史教授の研究室に所属する
三好知一郎研究員と伊藤将大学院生らの研究グループによるもので
研究の詳細な内容は、7/26付けで『Molecular Cell』に掲載されました。

両性の出会いにより子孫が生み出される有性生殖は、生物種の生存に重要です。
有性生殖をする生物では、減数分裂という生殖細胞でのみ行われる細胞分裂を経て、
精子や卵が作り出されます。このステップでは、両親のDNAを切り貼りして、
新しいDNAを産み出す遺伝的組換えが行われます。

生命の設計図であるDNAを切断してつなぎ替えることは、
一か八かの危険な反応になります。
ですので、この作業を行うに当たっては、
生殖細胞では非常に綿密な準備を用意する必要があります。

例えば、DNAが複製された後に、折りたたまれて特殊な染色体構造を作り、
その染色体の特別な位置にさまざまなタンパク質を呼び込んだあとに
最終的にDNA切断を行って組換えが開始します。

このような過程は協調的に進行します。
例えば、DNA切断はDNAが複製された後でしか生じません。
また、ループ上の染色体部位でDNA切断が入りますが、
DNA切断に必要なタンパク質はループ部から離れた「軸」という部分に存在します。
DNA切断の前にループ部分が折りたたまれ、軸の部分にくっつくことにより、
DNA切断機構が活性化すると考えられているとされます。
しかし、これらの複雑な過程を協調的に制御する仕組みは謎のままでした。

長年の間、遺伝的組換えの開始メカニズムを調べてきたのが、
東大大学院の太田研究室です。
特にDNA切断機構がどのように活性化されるのかを調べ、
今回いくつかのDNA切断因子がお互いに集合体を作り、
染色体上で離れた位置にあるループを軸に近づける働きをすることを突き止めました。

その内の1つに関する遺伝子が、
ループを軸に接近させる調整役の働きをしていることも解明し、
このリエゾン因子はDNA複製が終わった時だけ発現する仕組みです。
DNA切断をするタイミングを見て染色体構造を
変化させる調整因子だったことがわかり、従来の謎が一気に解けました。

減数分裂期の遺伝的組換えは生殖細胞の染色体分配に必須の役割を果たします。
DNA切断因子の機能が失われて遺伝的組換えができなくなると、
無精子症や卵の異常で不妊になります。
また、減数分裂の異常はダウン症などの染色体異常にも結びつきます。
今回得られた知見から、「不妊症やダウン症などの病気のメカニズムの解明が進み、
治療や診断法の開発につながることが期待される」と、
大田教授の研究グループは話しています。

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