分裂期染色体形成の新しい見方:染色体スキャフォールドモデルからコンデンシンと物理的な力へ

ad

2026-09-14 国立遺伝学研究所

ヒト細胞の全長約2mに及ぶDNAが、細胞分裂時に「分裂期染色体」へ凝縮する仕組みについて、国立遺伝学研究所の研究グループが従来の「染色体スキャフォールドモデル」を再検討した総説を発表した。従来は非ヒストンタンパク質による軸状の足場が染色体形態を決めると考えられていたが、近年は染色体が不規則かつ動的な構造であることが明らかになっている。本総説では、コンデンシンによるDNAループ形成、トポイソメラーゼIIαによるDNAの絡まりの解消に加え、ヒストンテールの静電相互作用、ヒストンH1、Mg²⁺、分子混雑などの物理的作用を統合的に議論。さらに、間期に存在する凝縮クロマチンドメインを「ビルディングブロック」とし、これらが集合して分裂期染色体を形成する新モデルを提案した。

分裂期染色体形成の新しい見方:染色体スキャフォールドモデルからコンデンシンと物理的な力へ
分裂期染色体形成のモデル

<関連情報>

有糸分裂染色体:染色体足場モデルからコンデンシンと物理的力まで Mitotic chromosomes: from the chromosome scaffold model to condensins and physical forces

Kazuhiro Maeshima ∙ Masa A. Shimazoe ∙ Sachiko Tamura
Trends in Genetics  Published:September 14, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.tig.2026.08.005

Highlights

Recent imaging and genomics suggest that mitotic chromosome assembly is a dynamic process driven by condensins, topoisomerase IIα, and physical forces.

Condensins shape chromosome axes and loops and constrain nucleosome motion, but condensin depletion in human cells does not necessarily reduce global chromosome compaction.

Histone-tail electrostatics, linker histone H1, free Mg2+, and depletion attraction/macromolecular crowding have emerged as physical forces contributing to mitotic chromosome compaction.

Interphase euchromatin and heterochromatin form condensed domains, suggesting that mitotic chromosomes may assemble from pre-existing chromatin domains as ‘building blocks’ rather than from scratch.

Abstract

Mitotic chromosome organization and assembly remain fundamental questions in genetics. Since the chromosome scaffold model proposed in 1977 highlighted the role of nonhistone proteins in determining chromosome shape and size, key nonhistone proteins, including condensins and topoisomerase IIα (topoIIα), have been shown to play critical roles in organizing chromosome axes and chromatin loops. Emerging evidence from biochemistry, imaging, and genomics suggests that mitotic chromosome assembly is a dynamic process driven by the interplay of condensin-mediated looping, topoIIα-dependent entanglement/disentanglement, and multiple physical forces, including electrostatic nucleosome interactions, linker histone H1, free Mg2+, and depletion attraction. In this review, we discuss how these mechanisms contribute to chromosome assembly and propose that interphase chromatin domains function as dynamic building blocks of mitotic chromosomes.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました