細胞分裂の基点となるセントロメアの新規クロマチン構造を提唱~CENP-A-H4オクタソームの発見と構造解明~

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2025-05-14 東京科学大学

東京科学大学と東京大学の研究チームは、細胞分裂の際に染色体分配の起点となるセントロメアに、新規のクロマチン構造「CENP-A-H4オクタソーム」が存在することを発見した。これはCENP-AとH4のヒストンのみで構成される8量体で、120塩基対のDNAが巻き付く構造を持ち、従来のヌクレオソームとは異なる特性を有する。RGループが動原体タンパク質と結合しやすく、細胞分裂機構やがんの新たな理解につながる可能性がある。

細胞分裂の基点となるセントロメアの新規クロマチン構造を提唱~CENP-A-H4オクタソームの発見と構造解明~図1. 染色体の模式図とCENP-A-H4オクタソームの構造
染色体のセントロメア領域に存在すると考えられてきたCENP-AヌクレオソームとCENP-A-H4オクタソームの比較。本研究で発見したCENP-A-H4オクタソームは、従来のCENP-Aヌクレオソームの2倍のCENP-Aを持っている。

<関連情報>

セントロメア特異的ヒストン変異体CENP-Aを含むユニークなサブヌクレオソームの低温電子顕微鏡解析 Cryo-EM Analysis of a Unique Subnucleosome Containing Centromere-Specific Histone Variant CENP-A

Osamu Kawasaki, Yoshimasa Takizawa, Iori Kiyokawa, Hitoshi Kurumizaka, Kayo Nozawa
Genes to Cells  Published: 24 March 2025
DOI:https://doi.org/10.1111/gtc.70016

ABSTRACT

In eukaryotes, genomic DNA is stored in the nucleus as nucleosomes, in which a DNA segment is wrapped around a protein octamer consisting of two each of the four histones, H2A, H2B, H3, and H4. The core histones can be replaced by histone variants or altered with covalent modifications, contributing to the regulation of chromosome structure and nuclear activities. The formation of an octameric histone core in nucleosomes is widely accepted. Recently, the H3–H4 octasome, a novel nucleosome-like structure with a histone octamer consisting solely of H3 and H4, has been reported. CENP-A is the centromere-specific histone H3 variant and determines the position of kinetochore assembly during mitosis. CENP-A is a distant H3 variant sharing approximately 50% amino acid sequence with H3. In this study, we found that CENP-A and H4 also formed an octamer without H2A and H2B in vitro. We determined the structure of the CENP-A–H4 octasome at 3.66 Å resolution. In the CENP-A–H4 octasome, an approximately 120-base pair DNA segment was wrapped around the CENP-A–H4 octameric core and displayed the four CENP-A RG-loops, which are the direct binding sites for another centromeric protein, CENP-N.

細胞遺伝子工学
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