広報活動

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2013年10月1日

独立行政法人理化学研究所
独立行政法人科学技術振興機構

細胞の運命を左右する新しい分子メカニズムの一端を解明

-ポリコム複合体間で起こる重合が遺伝子発現のオン・オフを調節-

Phc2遺伝子点変異マウス由来の細胞でのポリコム構造体の消失の図

Phc2重合不全型細胞でのポリコム構造体の消失

デンマーク発祥の「レゴブロック」は、組み合わせてさまざまな形状が作れる知育玩具です。円筒状の突起と空洞を結合して組み立てます。子供のころ、自動車や怪獣を作って楽しんだ経験をお持ちの方も多いことでしょう。ところで、まだ何になるか決まっていない細胞(未分化細胞といいいます)の中でも、レゴブロックのように結合して数珠つなぎを作る動きをすることがあります。この動きが細胞の運命を決定するというのですから、興味がわきますね。

細胞の運命は、どの組織や臓器にも変わり得る多機能性を維持した未分化細胞の時期に決まります。その際に、どの遺伝子をどこで発現(オン)させるか、あるいは抑制(オフ)するか、といった遺伝子発現の切り換えが、細胞の運命を左右します。この遺伝子発現のオン・オフの切り換えを主に管理するのがポリコムタンパク質群です。ポリコムタンパク質群は、標的となる遺伝子の特定の場所で「ポリコム複合体」を形成し、細胞を分化させる遺伝子や細胞増殖抑制に関わる遺伝子の発現を制御して、幹細胞の多機能性を維持しています。しかし、ポリコム複合体がどのように遺伝子発現のオン・オフをどのように制御しているのか、そのメカニズムは解明されていませんでした。

理研の研究者らのチームは、ポリコム複合体が細胞の核内にどんな形で存在するかを確認するため、ポリコムタンパク質を蛍光で検出できる遺伝子改変マウスを作成しました。この改変マウスの細胞を顕微鏡観察したところ、ポリコム複合体は活性化されていない遺伝子の特定部分で重合して連なり、大きな「ポリコム構造体」を形成することが分りました。この構造体が存在しない場合にどうなるのかを知ることができれば、その役割を理解できます。そこで研究チームは、ポリコム複合体の構成成分の1つである「Phc2タンパク質」がもつ、まるでレゴブロックのように頭部と尾部が結合して数珠つなぎのようになる特性「自己重合活性」に注目し、その特性を発揮できなくしたマウスを作製して解析しました。その結果、ポリコム構造体は消失し、ポリコム複合体が抑制的に制御している遺伝子の発現量も増加しました。この異常によって、細胞の運命を変えた1つの例として、本来は頸椎となるはずの脊椎が胸椎の特性をもつようになりました。このことから、ポリコム複合体が遺伝子抑制機能を発揮するためにPhc2タンパク質によって重合し「ポリコム構造体」を作ることが明らかになりました。

ポリコム複合体の重合を制御する分子メカニズムの解明は、再生医療やがん治療に役立つと期待できます。

理化学研究所
統合生命医科学研究センター 免疫器官形成研究グループ
上級研究員 磯野 協一 (いその きょういち)