大阪大学大学院理学研究科 中川拓郎准教授らの研究グループは、九州大学大学院医学研究院 林哲也教授、久留米大学医学部 小椋義俊教授、千葉大学真菌医学研究センター 高橋弘喜准教授との共同研究により、真核生物に広く存在するSrr1とアルギニンメチル化酵素Skb1が、染色体異常を誘発することを世界で初めて明らかにしました。

セントロメア領域での染色体異常は、がん細胞などで高頻度に観察されます。しかし、その詳細な分子メカニズムについては解明されていませんでした。

今回、中川准教授らの研究グループは、分裂酵母に突然変異を導入し、染色体異常の発生頻度が減少した変異株を単離し、その株の変異部位を次世代シーケンスで特定することにより、Srr1とSkb1遺伝子がセントロメア領域での染色体異常を誘発することを明らかにしました。

本研究成果より、染色体異常が原因で起きる遺伝性疾患やゲノム進化のメカニズム解明が進むことが期待されます。

本研究成果は、英国科学誌「Communications Biology」に、5月26日（金）18時（日本時間）に公開されました。

図1. 分裂酵母の変異株のスクリーニング
酵母細胞を非選択培地（上段）から選択培地（下段）に移して数日間培養を行った。選択培地では染色体異常を起こした細胞のみが生育。

染色体のセントロメア領域にはDNA反復配列が存在し、時折、この反復配列を「のりしろ」に染色体異常が起こります。相同組換え因子Rad51は相同なDNA間の組換えを促進します。ところが、意外なことに、セントロメア領域での染色体異常はRad51と独立に起こります。では一体どのようにして染色体異常が起きるのでしょうか？その分子機構はあまり良く理解されていません。

中川准教授らの研究グループは、亜硝酸を用いて分裂酵母に突然変異を導入し、変異株の中から染色体異常の発生頻度が減少する株をスクリーニングしました。こうして得た変異株からゲノムDNAを抽出し、次世代シーケンス技術により塩基配列を解読することで、染色体異常の減少の原因となる遺伝子変異を特定しました。その結果、酵母からヒトに至るまで広く真核生物で保存されたSrr1とアルギニンメチル化酵素Skb1が染色体異常を誘発することを発見しました。興味深いことに、Srr1とSkb1は、染色体異常の中でもセントロメア領域の反復配列を介した染色体異常を特異的に誘発することが分かりました。ただし、単独変異株よりSrr1とSkb1の二重変異株の方が、染色体異常が顕著に減少したことから、Srr1とSkb1はそれぞれ独自の機能を持つと考えられます。実際、Skb1と異なり、Srr1はDNA損傷の修復にも必要であることが分かりました。本研究により、Srr1とSkb1がセントロメア領域での染色体異常を誘発することを発見しました。

反復配列を介した染色体異常は自閉症やがんなどの遺伝性疾患の原因となります。本研究成果により、今後、染色体異常が原因で起きる遺伝性疾患やゲノム進化のメカニズム解明が進むと期待されます。

タイトル：“Fission yeast Srr1 and Skb1 promote isochromosome formation at the centromere”
著者名：Mongia P, Toyofuku N, Pan Z, Xu R, Kinoshita Y, Oki K, Takahashi H, Ogura Y, Hayashi T, and Nakagawa T.
DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-023-04925-9

尚、本研究はJSPS科学研究費補助金 基盤研究(23570212, 18K06060, 21H02402)、新学術領域研究(26114711)、ゲノム支援(221S0002)、上原記念生命科学財団(202120462)による支援を受けました。

中川拓郎准教授 研究者総覧
https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/b7a3ec3c230772e0.html