細胞が成長する過程におけるＤＮＡの「ゆらぎ」を捉えた

私たちの体は約４０兆個の細胞から成っています。この約４０兆個の細胞は、細胞周期間期であるＧ１期、Ｓ期、Ｇ２期および分裂期のサイクルを数十回繰り返すことで、たった１個の細胞である受精卵から増えたものです。それぞれの細胞の核には生命の設計図であるゲノムＤＮＡが収納されています。近年、細胞核内のゲノムＤＮＡはダイナミックにゆらいでいる（ＤＮＡのゆらぎ）ことが明らかになりました。間期には、ゲノムＤＮＡが収納された細胞核は２倍以上に成長し、ＤＮＡも複製されて倍化します。しかし、この細胞核の成長、ＤＮＡの倍化とゲノムＤＮＡの「ゆらぎ」の関係はほとんど分かっていませんでした。

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所の飯田 史織 総合研究大学院大学 大学院生、前島 一博 教授らのグループは、理化学研究所の新海 創也 研究員、大浪 修一 チームリーダーと共同で、光学顕微鏡の分解能を超える超解像蛍光顕微鏡を駆使して、ヒト細胞が成長する過程のＤＮＡのゆらぎを生きた細胞内で観察することに成功しました。これまで、細胞が成長する際の細胞核の成長やＤＮＡの倍化は、ＤＮＡのゆらぎなどのふるまいに大きく影響すると考えられてきましたが、本研究によって、ＤＮＡのゆらぎは、細胞が成長する際の各過程に影響されることなく一定を保ち続けることが示されました。ＤＮＡのゆらぎは、ゲノム情報の読み出しやすさに直結します。ＤＮＡのゆらぎが一定であったことから、細胞はＤＮＡに書かれた遺伝情報を常に同じ状況で読み出し、必要な仕事を同じように実行できると考えられます。

一方、ゲノムＤＮＡが損傷すると、ＤＮＡのゆらぎは一過的に上昇し、ＤＮＡの損傷修復がしやすくなることも明らかになりました。ＤＮＡの修復の不全は細胞死や細胞のガン化につながり、関連したヒト遺伝疾患も知られています。本研究の成果によって、このようなＤＮＡ修復不全による細胞の異常についての理解が進むことが期待されます。

本研究成果は、米国科学雑誌「Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ」に２０２２年６月４日（日本時間）に掲載されます。