細胞周期を通じて局所的なクロマチンの動きはほぼ一定に保たれる

2026-10-13

2026-10-09 国立遺伝学研究所

国立遺伝学研究所と総合研究大学院大学などの研究グループは、細胞周期の進行に伴ってDNA量や細胞核の体積が変化しても、クロマチンの局所的な動きがほぼ一定に保たれることを明らかにした。クロマチンは、DNAがヒストンなどのタンパク質と結合して構成される構造体であり、遺伝子の転写、DNA複製、DNA修復などに関わる。研究では、薬剤で細胞周期を同調させていないヒトHeLa細胞を用い、一分子ヌクレオソームイメージングと細胞周期を識別するFucciプローブを組み合わせて解析した。その結果、間期のG1期、S期、G2期を通じて、ヌクレオソームの平均的な動きはほぼ一定だった。また、転写が活発な領域に多いヒストンバリアントH3.3を含むヌクレオソームは、通常のヌクレオソームより大きく動くものの、同様に安定していた。一方、転写阻害、複製ストレス、DNA損傷によって動きは増加した。本成果は、クロマチンがゲノム機能を支える安定した物理的環境を形成する仕組みの理解につながる。

＜関連情報＞

生きたヒト細胞の間期における局所的なヌクレオソームの平均運動はほぼ一定に保たれる
Average local nucleosome motion remains nearly constant during interphase in living human cells

Yu Nagata,Shiori Iida,Masa A. Shimazoe,Sachiko Tamura,Kako Nakazato,Kai Shimizu,Yuki Hatoyama,Masato T. Kanemaki,Kazuhiro Maeshima
Journal of Cell Science Published:07 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1242/jcs.265367

Dynamic chromatin behavior, which is related to chromatin accessibility, plays a critical role in various genome functions such as RNA transcription and DNA replication/repair. Previous studies using highly synchronized cells showed that average local chromatin motion, captured by single-nucleosome imaging on a subsecond time scale, remained nearly constant throughout G1, S, and G2 phases in living human cells. Here, we combined single-nucleosome imaging with Fucci cell-cycle probes to test this finding in asynchronous living human cells. Using HeLa and HCT116 cells expressing H2B-HaloTag and Fucci probes, we found that local nucleosome motion remained similar on average throughout interphase. Consistently, H3.3-Halo-labeled nucleosomes, which are enriched in Hi-C A compartments (euchromatin), also showed near-constant motion throughout interphase. Transcription inhibition increased nucleosome motion throughout interphase. Local nucleosome motion also increased following cellular perturbations, such as replication stress or DNA damage. Our findings suggest that near-constant chromatin motion supports housekeeping functions under similar physical conditions during interphase. They also suggest that cells can transiently change chromatin motion to perform ad hoc tasks in response to intra- and extracellular signals, such as DNA damage.