[出典] "CRISPR imaging reveals chromatin fluctuation at the centromere region related to cellular senescence" Takata H, Masuda Y, Ohmido N. Sci Rep. 2023-09-05. https://doi.org/10.1038/s41598-023-41770-6 [著者所属] 産総研関西センターバイオメディカル研究部門, 神戸大
 
 ヒトゲノムはクロマチンとして核内で時空間的に組織化されており、クロマチンの動態はゲノム機能と密接に関係している。細胞増殖の不可逆的停止を特徴とする細胞老化は、老化に伴う核内のクロマチン再編成を伴う。しかし、クロマチン再編成におけるクロマチンの動態は、ほとんど理解されていない。
 
 日本の研究チームが今回、CRISPR/dCas9をベースとするライブイメージングを介して、ヒト培養細胞株の老化におけるセントロメア領域のクロマチンの動態を明らかにした。
 
 セントロメア領域の反復配列であるαサテライトDNAは、1番、12番、19番染色体で主に検出された。セントロメア・クロマチンは、5′-アザ-2′-デオキシシチジン誘発老化を受けた細胞で、ゆらぎが大きい不規則な形のドメインを形成していた。この結果は、クロマチン構造の揺らぎの増大が、細胞老化におけるセントロメアの無秩序化を促進することを示唆している。

[ヒト細胞株におけるαサテライトDNAのCRISPRイメージング]
 CRISPRイメージングを用いてヒト細胞内のクロマチンダイナミクスを観察するために、セントロメア・リピート配列であるα-サテライトを標的とした。α-サテライトは171bpの高度に分岐したATリッチリピートで、単量体またはタンデム配列が約200kb-4Mbのセントロメアクロマチンを組織化している。
 GFP融合dCas9 (dCas9-GFP)は、171bpのコンセンサス配列に基づいて設計されたsgRNAを用いてαサテライトDNAに結合された。CRISPRイメージングを用いてα-サテライトDNAを検出した報告はいくつかあるが、隣接するセントロメア領域間の干渉により、単一のセントロメア領域の動的な構造変化を追跡することが困難になる可能性がある。
 研究チームは、より少ないセントロメア領域を検出するために、α-サテライトリピートを標的とする4つのsgRNA(sgRNA 1-4)を、CRISPR設計Webツール(http://crispr.mit.edu/)を用いて、ヒトゲノムの既存のα-サテライトDNA配列から設計し、各部位で最も頻度の高い残基から構築したコンセンサス配列は用いなかった。sgRNAをdCas9-GFP発現ベクターとともにHeLa細胞にトランスフェクトしたところ、sgRNA 1と2は特定の部位にGFPの集積を示さなかったが、sgRNA 3と4は核内に複数のGFPフォーカスを形成した [Figure 1 参照]。