細胞内でセントロメアは貝殻のような形状をとる

大阪大学大学院生命機能研究科の有吉眞理子特任助教（常勤）、平野泰弘特任講師（常勤） (研究当時／現、お茶の水女子大学基幹研究院自然科学系講師)、深川竜郎教授らの研究グループは、横浜市立大学理学部の境祐二特任准教授、立川正志准教授らと共同で染色体の分配に関わるセントロメア領域に存在するタンパク質複合体が細胞内でどのように集合するのかを世界で初めて可視化することに成功しました。
細胞分裂に伴う染色体の分配は、細胞分裂時に染色体を次世代の細胞に正確に引き継ぐために不可欠な仕組みであり、その基盤を担っているのがセントロメアです。染色体上の特定の領域にセントロメアが規定され、そこに集合したタンパク質複合体 (動原体)と紡錘体微小管が結合することにより染色体が正常に分配されます 。セントロメア領域には、１００種類を超えるタンパク質が集合して機能的な動原体を形成します。このタンパク質複合体の集合機構に関しては、試験管内での生化学的解析による構造解析が研究の中心であったために、細胞内で数多くの分子がどのように集合するのかは不明でした。
今回、タンパク質複合体を計算機上で複数個集合させる分子動力学シミュレーションと細胞内の微細構造を可視化する超解像イメージング手法を組み合わせ、細胞核内ではセントロメアが貝殻状の構造 (図2)をとることを明らかにしました。さらに、この秩序だった特徴的な構造によって、正確な染色体の分配に必要であることが示されました。
今回の成果により、セントロメアの構築に関する基本的な分子メカニズムに新しい知見が加わりました。これは、染色体分配異常の原因によって引き起こされる「がん」などの疾患を防ぐための治療法や薬剤開発に応用が期待されるもので、生命科学および医科学分野への大きな貢献が期待されます。
本研究成果は、2026年10月22日（木）午前3時（日本時間）に国際科学誌「Science Advances」（オンライン）に掲載されました。