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生化学:セントロメアのヒストン異型CenH3のシャペロンScm3による認識の構造基盤

Nature 472, 7342 doi: 10.1038/nature09854

セントロメアは染色体に1か所だけ存在する独特な部位で、ここに動原体と呼ばれる多タンパク質複合体が組み立てられることにより、細胞分裂の際に染色体分離が間違いなく行われるようになる。セントロメアの特徴は、標準型ヒストンH3の保存された異型のCenH3(あるいはCENP-A)である。CenH3の保存されたモチーフであるCATDは、ヒストン型折りたたみのループ1とヘリックス2を特徴とし、CATDはCenH3のセントロメア機能を指定するのに必要かつ十分である。この指定の構造基盤は非常に興味深い。酵母Scm3とヒトHJURPは、保存された非ヒストンタンパク質で(CenH3–H4)2ヘテロ四量体と物理的に相互作用し、in vivoでセントロメアにCenH3が配置される際に必要となる。今回我々は、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)のCenH3(Cse4と呼ばれる)がScm3によって認識される際の構造基盤を明らかにした。単一鎖のモデルタンパク質を使い、Cse4およびH4と複合体を形成したScm3のCse4結合ドメイン(CBD)の構造を解いた。Scm3(CBD)の保存されたアミノ末端のαヘリックス1本と非定型的なループ1個、カルボキシ末端の短いαヘリックス1本がCse4–H4二量体の周りをぴったりと囲んでいる。Scm3によるCse4の特異的認識には、Cse4のヘリックス2のN末端領域にある4個の特異的残基があれば十分で、認識はScm3のN末端ヘリックスにある機能的に重要な保存された残基との疎水性クラスター形成を介して行われる。Scm3(CBD)はCse4–H4の構造に大きなコンホメーション変化を引き起こし、DNA結合部位をふさいでしまう。これらの知見は、セントロメアのヌクレオソームの組み立てや構造について重要な意味を持つ。

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