姉妹染色体の「接着」は、作る場所だけでなく残す場所でも決まる――コヒーシンのアセチル化と選択的保持が染色体の接着パターンを形づくる過程を明らかに――

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2026-11-05 東京大学

東京大学定量生命科学研究所の研究チームは、細胞分裂時に複製された姉妹染色体をつなぎ止めるタンパク質複合体「コヒーシン」の接着パターンが形成される仕組みを明らかにした。研究では、コヒーシンの構成タンパク質SMC3に加わるアセチル化修飾に着目し、ヒト培養細胞を用いた定量的ChIP-seq解析によって、染色体上での分布と細胞周期に伴う変化を調べた。その結果、DNA複製時にはESCO2という酵素によってコヒーシンが染色体上の広い領域でアセチル化されるものの、その多くは複製後に失われる一方、遺伝子発現が抑制された条件的ヘテロクロマチン領域には選択的に保持されることを発見した。また、この保持にはヒストン修飾H3K27me3が関与することも示された。本成果は、姉妹染色体の接着が複製時に形成されるだけでなく、その後の選択的な維持によっても制御されることを示す。ESCO2の異常によるロバーツ症候群など、染色体接着異常を伴う疾患の病態解明につながると期待される。

姉妹染色体の「接着」は、作る場所だけでなく残す場所でも決まる――コヒーシンのアセチル化と選択的保持が染色体の接着パターンを形づくる過程を明らかに――
姉妹染色体の「つながり方」はどう決まる?(この画像の作成に生成AIを利用しました)

<関連情報>

領域特異的なアセチル化コヒーシンの生成と保持が、ゲノム全体にわたる姉妹染色分体凝集のパターンを形成する Region-specific generation and retention of acetylated cohesin shape the genome-wide pattern of sister chromatid cohesion

Mai I Shimizu , Masashige Bando , Atsunori Yoshimura , Toyonori Sakata , Tomoko Nishiyama , Katsuhiko Shirahige , Takashi Sutani
Nucleic Acids Research  Published: 31 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkag1061

Abstract

Sister chromatid cohesion depends on ESCO2-mediated acetylation of the cohesin subunit SMC3, yet how this modification is established and maintained across the genome remains poorly understood. Here, we examined the chromatin-binding dynamics of ESCO2 and its enzymatic activity using quantitative ChIP-seq of human cells synchronously progressing through S phase. ESCO2 bound broadly along chromosomes without forming discrete peaks and preferentially localized to transcriptionally inactive regions, but was not confined to H3K9me3- or H3K27me3-enriched heterochromatin. Consistent with this binding pattern, ESCO2-dependent SMC3 acetylation showed a similarly broad distribution in these regions. In contrast, ESCO1, a paralog of ESCO2, primarily mediated SMC3 acetylation at cohesin peak sites. Notably, most of the broadly distributed, ESCO2-dependent SMC3 acetylation generated during S phase was progressively lost from chromatin after replication, whereas the fraction that persisted into late G2 accumulated in domains enriched for the repressive H3K27me3 modification. Our work identifies selective post-replicative retention of acetylated cohesin as a previously unappreciated step in shaping the genome-wide architecture of sister chromatid cohesion.

細胞遺伝子工学
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