細胞分裂後の染色体の形がDNA複製を左右する -秩序だったゲノム3次元構造の再構築がカギ-

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2026-08-10 理化学研究所,京都大学,科学技術振興機構

理化学研究所と京都大学などの研究チームは、細胞分裂後に再構築される染色体の3次元構造が、DNA複製の開始とタイミングを制御する重要な役割を持つことを明らかにした。マウスES細胞を用いた全ゲノムスクリーニングから、DNA複製タイミングの制御因子としてGINS4を同定。GINS4を枯渇させると、核内のA・Bコンパートメントの分離が乱れ、特にBコンパートメント間の相互作用が弱まることが分かった。さらに、GINS4を再蓄積させると染色体構造が回復し、DNA複製が開始されたことから、秩序だったゲノム3次元構造の形成がDNA複製開始の前提となることが示された。また、構造が不完全に回復した細胞では複製タイミングにも異常が生じた。本成果は、DNA複製がDNA配列情報だけでなく、核内におけるゲノムの立体構造によっても制御されるという新たな概念を示すもので、ゲノム不安定性やがんの発症機構の理解にもつながると期待される。

G1期からS期への移行時における核内A・Bコンパートメント形成と、DNA複製制御の関係の図
G1期からS期への移行時における核内A・Bコンパートメント形成と、DNA複製制御の関係

<関連情報>

G1/S期移行期における核内区画化は、DNA複製制御において重要な役割を果たす Nuclear compartmentalization at the G1/S transition plays a key role in DNA replication control

Asami Oji,Kosuke Yusa,Izumi Noda,Takako Ichinose,Yoshiko Kondo & Ichiro Hiratani
Nature Communications  Published:10 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75264-6

Abstract

Upon entry into the G1 phase following mitosis, mammalian chromosomal DNA becomes spatially segregated into A and B compartments, which correspond closely to classic euchromatin and heterochromatin, respectively. The functional significance of this spatial segregation, however, has remained unexplored due to the lack of means to manipulate this level of chromosomal organization. Through a genome-wide loss-of-function CRISPR screen, we identify GINS4, a component of the replicative DNA helicase complex, as a factor essential for segregation of A and B compartments during the G1-to-S phase transition. Using GINS4 depletion experiments, we show that proper A/B compartment organization at the time of S-phase entry plays a key role in efficient DNA synthesis. Furthermore, DNA synthesis with attenuated A/B compartments is associated with defects in replication timing regulation. Our findings uncover a previously unrecognized role for GINS4 in regulating nuclear architecture and underscore the biological significance of nuclear compartmentalization in DNA replication control.

細胞遺伝子工学
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