実験医学：エピゲノムの本質はヒストンバリアントにあった！〜生命の暗号を秘めた核内のパズル

生命はDNAの配列だけでは決まらない！DNAの“糸巻き”タンパク質である「ヒストン」の精妙な使い分けが，発生・分化やリプログラミング，発がんなどの疾患へとかかわるダイナミックな現場をごらんください．

特集

エピゲノムの本質はヒストンバリアントにあった！
生命の暗号を秘めた核内のパズル

企画／胡桃坂仁志

概論─ヒストンバリアント─ベールの向こうの多様な機能【胡桃坂仁志】

ヒストンバリアントは，細胞核内に大量に存在する通常型のヒストンに隠されて，その解析が立ち遅れていた．しかし近年，ゲノム解析の進展により，驚くほど多様なヒストンバリアントの存在が明らかになり，その機能的重要性が理解されつつある．本特集では，ヒストンバリアントについて，構造，ゲノム，細胞の各階層での研究を紹介すると同時に，精子形成や疾病など高次生命現象との密接な関連についての最新知見を概説する．

ヒストンバリアントによるエピゲノム制御【大川恭行／原田哲仁】

DNAにコードされた遺伝情報が，多細胞生物の細胞ごとに異なる遺伝子発現パターンを形成し，多彩な機能を担うには，特定の遺伝子の発現を活性化もしくは不活性化する機序が不可欠である．現在，ヒストンバリアントによる遺伝子の選択的な活性化機序が明らかになりつつあり，新たなエピゲノム情報を規定する因子として注目されている．本稿では，コアヒストンを形成するH2A，H2B，H3，H4に絞って，関与する各ヒストンバリアントとそのゲノム上の分布，そしてエピゲノム情報制御について議論したい．

精子形成過程で機能するヒストンバリアントの役割【両角佑一／塩田仁志／Saadi Khochbin】

精子は，父親由来の遺伝情報を，母親由来の遺伝情報を有する卵に無事に届ける役割を担っている．精子形成不全は男性不妊をひき起こすため，正常な精子形成は種の存続のために必須である．精子形成には，減数分裂や形態変化といった細胞の状態が劇的に変化する過程が含まれている．そのなかでも，細胞の形態変化に伴うクロマチンの大規模な再編成は，正常な精子を形成するうえで非常に重要な過程である．本稿では，精子形成過程における大規模クロマチン再編成と，それにかかわるヒストンバリアントの役割について紹介する．

ヒストンバリアントが制御する細胞レベルの機能【井上　梓】

受精の過程において，卵子に侵入した精子はそのクロマチンをダイナミックに変化させ，受精前と全く異なるエピゲノムをもつ雄性前核を形成する．近年，この精子クロマチン再編成およびその後の着床前初期発生にヒストンバリアントが重要な役割を果たしていることがわかってきた．本稿では，受精卵および着床前初期胚におけるヒストンバリアントの動態とその機能について最新の知見を踏まえて，特にわれわれが明らかにしたH3.3依存的ヌクレオソームの核膜形成における新機能を紹介する．

ヒストンバリアントとヌクレオソームの構造多形【堀越直樹】

ヒストンバリアントが遺伝子発現制御と密接にかかわっていることが明らかになってきた．それ以来，ヒストンバリアントを含むヌクレオソームに関する研究がさかんに行われてきている．そのなかで，X線結晶構造解析によって各ヒストンバリアントを含むヌクレオソームの構造的特徴が明らかにされている．ヒストンバリアントを含むヌクレオソームの多様性が構造安定性や機能に大きな影響を与えていることも明らかになってきた．本稿は，ヒストンバリアントを含むヌクレオソームの構造的特徴と細胞核内における機能との関連について概説する．

ヒストンH2A─最も多様性のあるコアヒストン【木村　宏】

ヒストンH2Aは，コアヒストンのなかで最も多様性に富み，多数のバリアントが存在することに加え，生物種間での保存性が比較的低い．ヒトでは，DNA複製依存的に合成される主要なH2A（H2A.1，H2A.2）に加えて，DNA複製非依存的に合成されるH2A.X，mH2A（macroH2A），H2A.Z，H2A.B（H2A.Bbd）が存在する．これらのH2Aバリアントは構造の多様化に伴い，細胞内で特定の機能をもつことがわかってきた．H2A.Xは，真核生物に広くみられ，その翻訳後修飾を介してDNA損傷修復の制御に重要な役割を果たすことがわかっている．mH2Aは，哺乳類にのみみられるバリアントであり転写の抑制にかかわっている．H2A.Zは，進化的に最も良く保存されたH2Aバリアントであり，転写制御やDNA損傷修復に働いている．H2A.Bは，精巣で比較的発現が高く，転写，複製，修復などのクロマチン再編成の過程で一過的にクロマチンに取り込まれるが，その機能や分子機構はよくわかっていない．mH2AやH2A.Zは，細胞のがん化との関連も注目されている．

ヒストンH3バリアントの機能に関する最新知見【立和名博昭】

クロマチンは多様な構造を形成することにより転写や複製などのダイナミクスを制御している．クロマチンの多様性の一因として，ヒストンバリアントの存在が知られている．細胞は相同性の高いヒストンバリアントを識別し，クロマチン構造の多様性をつくり出すためにそれらを使い分けている．4種類のコアヒストン（H2A，H2B，H3，H4）のなかでも，ヒストンH3のバリアントはH2Aバリアントと同様に機能解析が進んでいる．本章では，クロマチン構造に深くかかわっているヒトH3バリアントの機能について，細胞生物学的な解析結果を中心に解説する．

ヒストンバリアントと発がん【有村泰宏／越阪部晃永】

近年，ヒストンバリアントH3.3の体細胞突然変異による1アミノ酸置換が，小児性の悪性脳腫瘍の原因変異となることが報告された．この他にも，この10数年の間に，多くのがん細胞において，ヒストンバリアントの発現量異常や，ヒストンシャペロンの体細胞突然変異が相次いで報告されている．本稿においては，ヒストンバリアントによるエピジェネティックなゲノムDNA制御機構の破綻が，発がんの要因となる事例と，その発症メカニズム，および医療への貢献の可能性について紹介する．

Update Review

自然リンパ球研究Up-to-Date【澤新一郎】

トピックス

カレントトピックス

平面内細胞極性経路とセプチンによるアクトミオシンの細胞内分布制御【進藤麻子／John Wallingford】

システインパースルフィドの生体内生成と生理機能の再発見【赤池孝章】

脊椎動物未受精卵の分裂停止のメカニズム【迫　洸佑／鈴木和広／磯田道孝／佐方功幸】

がん遺伝子Mycによる細胞競合はp53を介した代謝リプログラミングにより協調的に制御される【松田七美】

News & Hot Paper Digest

マウスからゼブラフィッシュへ─新たな抗がん剤評価系【堀部智久】

きまぐれな膵β細胞【田蒔基行】

進化情報を考慮した疾患関連SNPsの新しい同定法【富井健太郎】

色素性乾皮症はミトコンドリア病だった？【武田弘資】

ノンコーディングRNA PAPASによるヘテロクロマチン形成【中川真一】

連載

《新連載》あなたのデータは大丈夫？ NGSデータ解析集中講義【遠藤高帆】

第１回　NGSデータとは何だろう

クローズアップ実験法

酵母の組換え能を利用した簡便・高効率なプラスミドの構築【守屋央朗／蒔苗浩司】

統計の落とし穴と蜘蛛の糸【三中信宏】

パラメトリック統計学への登り道① ─ばらつきを数値化する

創発生物学への誘い ─神秘のベールに隠された生命らしさに挑む【笹井芳樹】

《最終回》創発生物学の展望：多細胞社会を操る制御のツボとその応用

私のメンター〜受け継がれる研究の心〜

Ferid Murad ─OH, NO！決して挫けない不屈の魂【石井邦雄】

Campus & Conference 探訪記

新大陸“Xenobiology”をめざして─XB1─The First Conference on Xenobiology【平尾一郎／木本路子】

ラボレポート ─独立編─

裸一貫で渡英，あれから10年 ─UCL Cancer Institute, University College London【冨田和範】

Opinion ─研究の現場から

研究者の社会活動に思うこと ─病院と研究室を行き来して【香川璃奈】

アブカム（株）　　[前付12]	詳細
岩井化学薬品(株)　　[後付8]	詳細
エッペンドルフ（株）　　[記事中2144]	詳細
化学情報協会　　[表2]	詳細
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セティ・メディカルラボ（株）　　[前付2]	詳細
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メルク(株)　　[前付3]	詳細
(株)モノクローナル抗体研究所　　[後付6]	詳細
ライフテクノロジーズジャパン(株)　　[表4]	詳細
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ワトソン（株）　　[前付4]	詳細

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【本書名】実験医学：エピゲノムの本質はヒストンバリアントにあった！〜生命の暗号を秘めた核内のパズル
【出版社名】羊土社

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