横浜市立大学大学院生命医科学研究科プロジェクト研究室の栗田順一特任助教、西村善文名誉教授(特任教授)、がん研究所実験病理部の迫洸佑特任研究員、野澤竜介研究員、広田亨部長、 京都大学農学研究科応用生命科学専攻応用生化学講座の古川亜矢子准教授らの研究グループは、染色体分配の鍵を握るAurora B複合体(CPC)のユニークな分子構造を発見したことを報告しました。がん細胞においてはHP1結合低下に伴うCPCの機能低下が起こっており(Abe et al., 2016)、その分子機能を担う結合構造基盤が今回明らかになったことから、今後はCPCの分子制御のさらなる理解や創薬研究にも繋がると期待されます。

本研究成果は、「Journal of Cell Biology」にオンライン掲載されました。（2024年5月23日公開）

染色体分配時において、Aurora Bキナーゼを含む染色体パッセンジャー複合体(CPC)は姉妹染色分体の各動原体の間に位置するインナーセントロメアに濃縮し、動原体/微小管の結合異常を補正する機能を持つことが知られています。がん研究所実験病理部の先行研究から、ヘテロクロマチンタンパク質のHP1がCPCに結合してAurora Bの分子機能を補助すること、HP1の結合不足はがん細胞の染色体不安定性と関連することが判明していました(Abe et al., 2016)。CPCの足場タンパク質であるINCENPはHP1結合モチーフ(PVI-motif)を持ちますが、インナーセントロメアにはINCENP以外にもPVI-motifを持つタンパク質が存在します。そのような細胞内環境下で、Aurora Bの分子機能を司るCPC/HP1結合がいかに特異性を保っているのか、構造学的な知見がありませんでした。

一般的に、HP1と結合するタンパク質はPVI-motifを介して二量体型HP1と結合するとされてきました。しかし、本研究によって、INCENPはPVI-motifだけではHP1と結合できず、モチーフの下流に位置するアミノ酸配列もまたHP1との結合に関与することが判明しました。興味深いことに、INCENPのPVI+下流領域は特定の構造をとらない天然変性領域にあり、HP1結合時にのみβ鎖 (PVI-motif)とαヘリックス（下流配列）に構造変化することが横浜市大のNMR解析により明らかとなりました。この2領域は二量体型HP1に結合する際、旧来のPVI-motif (Kd = 0.2〜4.0 μM)と比べて著明に高い親和性を示すため(Kd = 〜0.03 μM)、研究チームはこのユニークな結合領域を「SSHドメイン(Structure composed of Strand and Helix)」と命名しました(図１)。加えて、SSHドメインはHP1の細胞内局在やCPCの活性を制御し、正確な染色体分配にも必須の分子構造であることが明らかとなりました（図２）。

なお今回の研究ではさらに、SSHドメインを旧来のPVI-motifで置換したINCENP変異体はその役割を補完できず染色体分配に異常をきたすこと、SSHドメインは分裂期(M期)のみならず分裂期よりも前の間期（G2期）から結合することが判明しました。このことから、CPCが機能を発揮し始めるG2/M遷移期からINCENPがHP1を占有し、M期で必要なCPC活性を維持するために、強力なHP1結合領域であるSSHドメインが重要な役割を果たしていると考えられました。

染色体の分配異常がもたらす染色体ストレスは、通常、細胞に細胞死や細胞老化を誘導します。一方でがん細胞は、染色体ストレスをかかえながらも細胞分裂を行う能力を持ちます。細胞分裂が完遂できるか否かはAurora B (CPC)の活性に依存しますが、CPCの機能低下が起きているがん細胞が染色体の分配異常を起こしつつも分裂／増殖ができていることを考えると、がん細胞は機能低下したCPCに未だ依存して細胞分裂を行っていることが予想されます。そこで、CPCの活性をさらに低下させる状態を人工的に作り出すことで、細胞分裂に耐えられない程の染色体分配異常と細胞死を引き起こすことができれば、がん細胞を特異的に狙った治療法の開発にもつながると考えています。

本来強固なCPC/HP1結合を強制的に解離させることは、上述の状態を作り出すことにつながり、SSHドメインの構造情報取得はその第一歩です。特にSSHドメインが他のHP1結合タンパクとは結合様式が異なるという点において、より特異性の高い（副作用の小さい）分子化合物の取得が可能になると期待されます。

タイトル：Bipartite binding interface recruiting HP1 to chromosomal passenger complex at inner centromeres
著者：迫洸佑、古川亜矢子、野澤竜介、栗田順一、西村善文^＊、広田亨^＊（^＊責任著者）
掲載雑誌：Journal of Cell Biology
DOI：10.1083/jcb.202312021

Abe, Y., Sako, K. Takagaki, K., Hirayama, Y., Uchida, K.S.K., Herman, J.A., DeLuca, J.G. and Hirota, T. Dev. Cell. 36:487-497. (2016)

横浜市大における研究は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構（AMED）「創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業」、文部科学省「先端研究基盤共用促進事業（共用プラットフォーム形成支援プログラム） NMR共用プラットフォーム」、日本学術振興会科学研究費（基盤研究B）の一環で行われました。

横浜市立大学　広報担当
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