米乐m6官方网站【会长：中钵良二】（以下简称“AIST”）生物医学研究部【研究主任：大宫胜宏】细胞与生物医学工程研究组首席研究员高田秀明等钙离子是有缺陷的，染色体着丝粒的组成部分，从着丝粒微管变得不稳定，导致染色体排列异常。
当细胞分裂过程中细胞内钙离子浓度降低时，会观察到分裂过程中染色体排列异常。这次，我们将研究细胞内微管和着丝粒蛋白的动态。活细胞成像进行详细观察通过免疫学技术，我们发现钙离子浓度的降低会导致着丝粒蛋白CENP-F从着丝粒中消失。这被认为会破坏着丝粒微管的稳定性并导致染色体错位。未来，期望通过阐明钙离子作用于CENP-F的机制，我们将能够进一步阐明生物体稳定维持其基因组的机制。
该结果的详细信息发表在2017年8月4日的学术期刊上科学报告
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| 钙离子缺乏导致染色体异常的模型 |
生物体的遗传信息记录在DNA中，当细胞分裂时，DNA被折叠成称为染色体的结构，从而使复制的DNA安全且平等地分布在两个子细胞之间。然而，目前尚不清楚生物体如何构建其染色体结构。如果细胞无法构建染色体，DNA将无法正确分配给子细胞，导致染色体数量异常和癌细胞。因此，阐明染色体构建机制有望为疾病的治疗和预防提供线索。
已经报道了染色体构建所必需的几个因素，其中之一是二价阳离子的钙离子众所周知，钙离子作为介导细胞内信息传递的信号分子，但当细胞内钙离子浓度降低时，染色体结构会膨胀，染色体排列异常，因此钙离子作为染色体结构因素的作用引起了人们的关注。
AIST 一直致力于促进了解生物现象的研究，并将研究结果应用于疾病筛查和基础药物发现技术的开发。近年来，它是DNA和蛋白质的集合染色质结构和基因表达之间的关系此外，细胞分裂过程中染色质结构的异常会导致基因组不稳定并引起严重的疾病。在此背景下，我们决定重点关注细胞分裂过程中染色质结构（染色体结构）的变化，并研究钙离子的影响。
这项研究得到了日本学术振兴会科学研究补助金“青年科学家（A）”和文部科学省优秀研究员计划的支持。
为了阐明细胞内钙离子浓度降低引起的染色体错位（图1）的原因，我们首先评估了微管的稳定性，微管对于有丝分裂染色体的动力学很重要。蛋白酶体使用抑制剂（MG132）将人类培养细胞（HeLa 细胞）阻滞在中期，然后释放细胞BAPTA和离子霉素治疗细胞内钙离子减少。当这些细胞暴露在低温下时，未附着在染色体着丝粒上的不稳定微管解聚在钙离子减少的细胞中，大部分微管消失，并且发现与着丝粒（动粒微管）结合的微管的稳定性与正常细胞相比降低（图2）。
着丝粒微管不稳定的原因是（1）微管聚合·解聚异常和(2)染色体着丝粒的结构异常是两个可能的原因。关于（1），我们通过活细胞成像验证了表达与微管蛋白（一种构成微管的蛋白质）融合的荧光蛋白 mCherry 的细胞。当用微管聚合抑制剂处理有丝分裂细胞时，微管解聚。主轴消失。此后，当在已除去微管聚合抑制剂的培养基中培养细胞时，微管再次伸长并形成纺锤体。体外实验表明，钙离子抑制微管聚合，但在本次细胞内实验中，即使在钙离子减少的细胞中，微管聚合和解聚也以与正常细胞相同的方式发生，表明钙离子浓度的降低对细胞内微管聚合和解聚没有影响。
接下来，为了验证 (2)，我们使用免疫学技术观察了着丝粒形成所需的蛋白质的定位。结果，即使染色体因钙离子浓度降低而膨胀，着丝粒外面板是啊内板没有受到影响。另一方面，着丝粒冠状纤维的构成因子之一CENP-F的消失。这表明钙离子是控制CENP-F向着丝粒定位的因素。丢失 CENP-F 的不完整动粒难以建立和维持与微管的连接，这会破坏着丝粒微管的稳定性并导致染色体错位。
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| 图1 有丝分裂细胞中染色体错位率 正常情况下，在中期，染色体在细胞的赤道面上排列，但当钙离子浓度降低时，表现出错位（部分错位、错位）的细胞数量就会增加。
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| 图2 低温处理后的细胞微管 在钙离子浓度降低的细胞（右）中，与钙离子浓度正常的细胞（左）相比，着丝粒微管的数量（绿色）显着减少。研究表明，动粒中 CENP-F 的丢失会破坏微管的稳定性。
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现在已经发现，钙离子是控制染色体着丝粒蛋白CENP-F定位的因素。这表明有丝分裂期间染色体的行为受到钙离子浓度的调节。
未来，我们将研究钙离子如何控制CENP-F的定位，旨在阐明生物体稳定维持其基因组的机制。我们还计划通过使用患病细胞测量钙离子浓度和染色体行为来研究钙离子浓度异常对人类健康的影响。通过这些努力，我们的目标是获得预防细胞癌变的新线索。