染色体を正しく分けるための「目印」となる構造を可視化 ――ヒト細胞内で形成されたCENP-Aヌクレオソームを可視化――

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2026-09-29 東京大学

東京大学・九州大学などの研究グループは、染色体の「セントロメア」で目印として機能する特殊な構造、CENP-Aヌクレオソームをヒト細胞から精製し、その立体構造を明らかにした。セントロメアには動原体が形成され、細胞分裂時に染色体を娘細胞へ正確に分配するため、CENP-Aを含むヌクレオソームが重要な目印となる。研究では、CENP-Aを過剰発現させたヒト細胞から構造体を精製し、クライオ電子顕微鏡による構造解析とDNAシーケンス解析を実施した。その結果、2分子のCENP-Aを含む構造に加え、CENP-Aと通常のヒストンH3を1分子ずつ含む構造の存在を確認した。また、CENP-Aが過剰になると、セントロメア以外のゲノム領域にもCENP-Aヌクレオソームが形成されることが分かった。これらの知見は、セントロメアの形成・維持機構や染色体分配異常、がん細胞でみられる染色体不安定性の理解につながると期待される。

染色体を正しく分けるための「目印」となる構造を可視化 ――ヒト細胞内で形成されたCENP-Aヌクレオソームを可視化――
ヒト細胞から精製されたCENP-Aヌクレオソーム構造を解明

<関連情報>

ヒト細胞から単離されたCENP-Aヌクレオソームのクライオ電子顕微鏡構造 Cryo-EM structures of CENP-A nucleosomes isolated from human cells

Eisho Tanida, Suguru Hatazawa, Takumi Oishi, Yuki Kobayashi, Mitsuo Ogasawara, Marta A. Jaskiewicz, Akihito Harada, Takeru Fujii, Yasuyuki Ohkawa, Yoshimasa Takizawa & Hitoshi Kurumizaka
Communications Biology  Published:29 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-026-10946-x

Abstract

Centromeres ensure accurate chromosome segregation, and their identity is specified epigenetically by the histone H3 variant CENP-A. Although the structures of reconstituted CENP-A nucleosomes have provided important insights, how this epigenetic mark is structurally organized within native chromatin remains incompletely understood. Here, we combine cryogenic electron microscopy with chromatin immunoprecipitation (ChIP-CryoEM) to determine the structures of human CENP-A nucleosomes isolated directly from cells without crosslinking or stabilizing agents. We resolved two distinct cellular CENP-A nucleosome structures: a homotypic CENP-A nucleosome and a heterotypic CENP-A/H3 nucleosome, which have been proposed to represent centromeric and ectopic nucleosomes, respectively. Both cellular CENP-A nucleosomes assemble as histone octamers and wrap DNA in a left-handed superhelix, supporting an octameric model proposed for native CENP-A chromatin. In addition, the hallmark CENP-A-specific structural features previously characterized in vitro, including the shortened CENP-A N-terminal α-helix and the distinctive RG loop, are preserved in cellular CENP-A nucleosomes. These findings define the structural organization of CENP-A nucleosomes in cellular chromatin.

細胞遺伝子工学
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