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細胞は染色体数の変化にどのように対処するのか

染色体が失われたり、過剰になったりすると、遺伝子発現に大きな変化が生じ、細胞内のタンパク質量の微妙なバランスが崩れる。これに対処するため、染色体数が正常でない酵母は、過剰なタンパク質を分解してバランスを回復していることが明らかになった。

ほとんどの生物は種特異的な染色体数を持つ。これは正倍数性として知られる特性であるが、実際には細胞が正常でない染色体数を持つ状態、つまり異数性も存在する。正倍数性からの逸脱は遺伝子発現の不均衡につながり、染色体コピー数の変化に応じて数百のメッセンジャーRNA（mRNA）およびタンパク質の存在量が変化する。その結果、細胞内のタンパク質の完全なセット（プロテオームとして知られる）に不均衡が生じて細胞に負荷がかかり、タンパク質毒性ストレスや増殖上の不利益が生じる。こうした現象は、過剰な染色体を持つよう実験室で改変された出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）株でよく観察される1。しかし、さまざまな環境下では異数性が有益となることもあり、プロテオームに及ぶ広範な変化は、環境変化に対して迅速な適応を可能にする2。例えば、酵母の天然分離株の約20％は、異数性が見られる3。このほど、異数性ゲノムを持つ酵母株において生存・増殖を可能にする分子過程が、シャリテ・ベルリン医科大学（ドイツ）のJulia Muenznerとフランシス・クリック研究所（英国ロンドン）およびオックスフォード大学（英国）のPauline Trébulleら4によって明らかになり、Nature 2024年6月6日号149ページに報告された。

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翻訳：三谷祐貴子

Nature ダイジェスト Vol. 21 No. 9

DOI: 10.1038/ndigest.2024.240943

原文

Cells cope with altered chromosome numbers by enhancing protein breakdown
  • Nature (2024-06-06) | DOI: 10.1038/d41586-024-01360-6
  • Zuzana Storchová
  • カイザースラウテルン–ランダウ大学（RPTU、ドイツ）に所属

参考文献

  1. Torres, E. M. et al. Science 317, 916–924 (2007).
  2. Yona, A. H. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 109, 21010–21015 (2012).
  3. Peter, J. et al. Nature 556, 339–344 (2018).
  4. Muenzner, J. et al. Nature 630, 149–157 (2024).
  5. Torres, E. M. et al. Cell 143, 71–83 (2010).
  6. Caudal, E. et al. Nature Genetics 56, 1278–1287 (2024).
  7. McShane, E. et al. Cell 167, 803–815 (2016).
  8. Dephoure, N. et al. eLife 3, e03023 (2014).
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  12. Chunduri, N. K. et al. Nature Commun. 12, 5576 (2021).
  13. Liu, Y. et al. Nature Commun. 8, 1212 (2017).
  14. Schukken, K. M. & Sheltzer, J. Genome Res. 32, 1254–1270 (2022).