理化学研究所は、細胞の運命を左右する新しい分子メカニズムの一端を解明した。

細胞の運命は、幹細胞など多能性を維持した未分化細胞の時期に決定される。その時期に、運命決定に関わるさまざまな遺伝子のオン・オフが切り換わる。この遺伝子発現のオン・オフの切り換えを管理しているのが、ポリコムタンパク質群で、その標的となる遺伝子の特定の部分で巨大な複合体（ポリコム複合体）を形成し、標的遺伝子を不活性化することが知られていたが、その分子メカニズムは解明されていなかった。

研究チームは、遺伝子改変技術と細胞イメージング手法を使い、ポリコム複合体が不活性状態の標的遺伝子上で重合し、「ポリコム構造体」を形成することを発見した。ポリコム構造体の役割を理解するために、その構成成分の1つである「Phc2タンパク質」が持つ自己重合活性に注目。自己重合不全を引き起こすPhc2遺伝子点変異マウスを作製し解析したところ、点変異細胞では、ポリコム構造体の消失、クロマチン構造の緩み、さらにポリコム複合体の制御下にある遺伝子群の発現上昇が起こった。

これらの異常によって体節の運命が変化し、本来は頸椎となるべき脊椎が胸椎の特性を持つようになった。これらの結果から、ポリコム複合体は遺伝子抑制機能を発揮するためにPhc2タンパク質によって重合し、ポリコム構造体を形成することが明らかになった。一方、遺伝子発現の切り換えの観点から推察すると、遺伝子活性化のためにポリコム複合体の重合を解く仕組みも備わっていると考えられる。

今後、細胞内外の刺激やストレスに応答したポリコム複合体重合を制御するメカニズムの解明は、再生医療やがん治療に役立つと期待できる。

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