細胞分裂中にも存在するゲノムの微小ループ構造の発見(Surprising Discovery: Scientists Find Tiny Loops in Genomes of Dividing Cells)

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2025-10-17 マサチューセッツ工科大学(MIT)

MITの研究チームは、細胞分裂中のゲノムに、これまで存在しないと考えられていた微小なループ構造「マイクロコンパートメント」が維持されていることを発見した。従来、有糸分裂期には染色体が高度に凝縮し、3D構造(TADやA/Bコンパートメント)が消失するとされていたが、独自開発した高解像度ゲノム解析法「Region-Capture Micro-C」により、分裂期でもエンハンサーとプロモーター間の微細な遺伝子制御ループが保持されることを確認した。これらのループは分裂直後のG1期に弱まる傾向があり、遺伝子発現制御の再構築過程に関与する可能性が示唆された。この成果は、細胞分裂時のゲノム構造が完全にリセットされるという従来モデルを覆し、遺伝子発現や細胞記憶の継承理解を刷新する重要な発見である。

細胞分裂中にも存在するゲノムの微小ループ構造の発見(Surprising Discovery: Scientists Find Tiny Loops in Genomes of Dividing Cells)
MIT experiments have revealed the existence of “microcompartments,” shown in yellow, within the 3D structure of the genome. These compartments are formed by tiny loops that may play a role in gene regulation.
Credit: Ed Banigan, edited by MIT News

<関連情報>

有糸分裂からG1期への移行における微小コンパートメント形成のダイナミクス Dynamics of microcompartment formation at the mitosis-to-G1 transition

Viraat Y. Goel,Nicholas G. Aboreden,James M. Jusuf,Haoyue Zhang,Luisa P. Mori,Leonid A. Mirny,Gerd A. Blobel,Edward J. Banigan & Anders S. Hansen
Nature Structural & Molecular Biology  Published:17 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41594-025-01687-2

Abstract

As cells exit mitosis and enter G1, chromosomes decompact and transcription is reestablished. Hi-C studies have indicated that all interphase three-dimensional genome features, including A/B compartments, topologically associating domains and CCCTC-binding factor loops, are lost during mitosis. However, Hi-C is insensitive to features such as microcompartments, nested focal interactions between cis-regulatory elements. Here we apply region capture Micro-C to mouse erythroblasts from mitosis to G1. We unexpectedly observe microcompartments in prometaphase, which strengthen in anaphase and telophase before weakening throughout G1. Microcompartment anchors coincide with transcriptionally spiking promoters during mitosis. Loss of condensin loop extrusion differentially impacts microcompartments and A/B compartments, suggesting that they are partially distinct. Polymer modeling shows that microcompartment formation is favored by chromatin compaction and disfavored by loop extrusion, providing a basis for strong microcompartmentalization in anaphase and telophase. Our results suggest that compaction and homotypic affinity drive microcompartment formation, which may explain transient transcriptional spiking at mitotic exit.

細胞遺伝子工学
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