ゲノムの3次元構造が細胞に「過去の記憶」を持たせる仕組みを発見 (The 3D architecture of the genome enables cells to remember their past)

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2026-02-04 フランス国立科学研究センター(CNRS)

フランス国立科学研究センター(CNRS)を中心とする研究チームは、細胞が過去の状態を「記憶」する仕組みに、ゲノムの三次元(3D)構造が重要な役割を果たすことを明らかにした。本研究では、遺伝子配列そのものだけでなく、DNAが核内でどのように折り畳まれ配置されているかが、遺伝子発現の持続性に影響することを示した。特定の刺激を受けた細胞では、ゲノムの3D構造が再編成され、その配置が刺激消失後も部分的に維持されることで、再刺激時に迅速かつ選択的な遺伝子応答が可能となる。この「構造的記憶」は、発生過程や細胞分化、免疫応答などで重要な役割を果たすと考えられる。ゲノムの立体構造が細胞記憶の基盤となることを示した本成果は、エピジェネティクス理解を拡張し、将来的には再生医療や疾患研究への応用が期待される。

<関連情報>

一過性のヒストン脱アセチル化酵素阻害は遺伝子発現と3Dゲノムフォールディングの細胞記憶を誘導する Transient histone deacetylase inhibition induces cellular memory of gene expression and 3D genome folding

Flora Paldi,Michael-Florian Szalay,Solène Dufau,Marco Di Stefano,Hadrien Reboul,Daniel Jost,Frédéric Bantignies & Giacomo Cavalli
Nature Genetics  Published:04 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41588-025-02489-4

ゲノムの3次元構造が細胞に「過去の記憶」を持たせる仕組みを発見 (The 3D architecture of the genome enables cells to remember their past)

Abstract

Epigenetic memory enables the propagation of gene expression patterns following transient stimuli. Although three-dimensional chromatin organization is emerging as a key regulator of genome function, it is unknown whether it contributes to cellular memory. Here we establish that acute perturbation of the epigenome can induce cellular memory of gene expression in mouse embryonic stem cells. We uncover how a pulse of histone deacetylase inhibition translates to changes in transcription, histone modifications and genome folding. While most epigenomic and transcriptional changes are initially reversed once the perturbation is removed, some loci remain transcriptionally deregulated and genome architecture partially maintains its perturbed conformation. Consequently, a second pulse of transient hyperacetylation induces stronger memory of transcriptional deregulation. Using ultradeep Micro-C, we associate memory of gene expression with repressive Polycomb-mediated chromatin topology. These results demonstrate how cells can record transient stresses in their genome architecture, thereby enabling an enhanced response to subsequent perturbations.

細胞遺伝子工学
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