1世紀以上の研究を経ても、未だ減数分裂によって生物体が繁殖するメカニズムはミステリーのままであり、細胞分裂の過程においても、父系と母系独自の遺伝的多様性を司る特異的な位置を占めている。ミズーリー州カンサス市ストワーズ医学研究所の研究者たちは、減数分裂の初期に重要なメカニズムが動いている事に注目している。この研究はCurrent Biology誌2011年10月27日号のオンライン版に発表され、シナプトネマ構造（SC）に含まれるセントロメアと呼ばれる重要な染色体領域の役割が、明らかにされている。「今回の成果と、減数分裂に関する他のメカニズムを理解する事は大変重要です。
それは減数分裂が生物の正常な繁殖に大変重要な位置を占めており、もし減数分裂がうまく行かなければ、悲惨な結末を見る事になるのです。減数分裂が不首尾に終われば、自然流産の最たる要因となり、またダウン症のような出生異常を引き起こします。」とストワーズ医学研究所のプロジェクトを率いるスコット・ハーレイ博士は語る。
減数分裂とは、それぞれの染色体数の半分を正確に卵細胞と精細胞に振り分ける事によって、母方と父方それぞれの個体の細胞に由来する染色体数を半分に減らすことである。
これによって適切な数の染色体が親から子へと受け継がれる。そして染色体は対になっておりヒトでは23対を成し、減数分裂する前に適切に揃っていなければならない。
「父方の第1染色体は母方の第1染色体と対になれねばならず、第2染色体、そしてそれ以下も同じようにマッチングせねばなりません。本当に不思議な事ですが、一切のエラーは許されません。減数分裂においては最初のペアリングが極めて重要です。
そこを間違うと、残りは全部間違ってしまうのです」とハーレイ博士は説明する。
それは丁度ショッピングモールで知り合いを見つけるようなもので、着ている服やどの場所によく立ち寄るか（例えば映画とかTVスクリーンの前とか）を知っていれば、見つけやすくなる。同じように染色体も相方を認識出来てどの位置にあるかが解れば、ペアリングするのが簡単になる。「どこかの場所で互いに認識が出来れば、我々がシナプシスと呼ぶ活動段階が開始されます。
この段階には、あの美しいシナプトネマ構造複合体の形成も含まれています。そして、それに基づいて各々の染色体対の完全体を形成していくのです。」とハーレイ博士は語る。
減数分裂の研究に採用された、イースト菌や線虫（Caenorhabditis elegans）の様ないくつかのモデル生物では、染色体の端の部分が機能の活性に関与していた。
「これらのモデル生物は染色体の端部を核膜上に束ねてブーケ構造と呼ばれる大きな集合体を形成したり、小さい規模の凝集体を形成したりして、互いに近接するのです。この形状変化により、相方を見つけるのに、巨大な細胞核全体からではなく、核膜の内表面から見つける事が出来るようになるのです。」とハーレイ博士は説明する。
しかし、減数分裂の研究に1世紀以上利用され、ハーレイ博士自身も40年以上研究に利用しているモデル生物のキイロショウジョウバエは、同じような集合体を形成する為に自らの染色体の端部を利用しないのである。「つまり、減数分裂の研究がショウジョウバエによって成されて来たにも関わらず、ショウジョウバエがどのようにして染色体のシナプシス形成を開始するのかは判明していないのです。
ようやく我々は、ショウジョウバエは染色体端部を束ねるのではなく、染色体が細胞分裂時に移動する際に使われる、高次に構成されたセントロメアを束ねて利用する事を、明らかにしました。
この事実を出発点にして生物学を適用すれば、シナプシス形成の開始はセントロメア構造で行なわれ、染色体の腕部全体に広がって行くという仮説が成り立つのです。」とハーレイ博士は説明する。
この、シナプシス形成の開始がセントロメア構造で行なわれるという発見は、いくつかの実証研究によって、ショウジョウバエだけに留まらずに、他の生物種にも適用できる事がわかった。加えて、ハーレイ博士と共著者達は、染色体が相方と分離されていく減数分裂後期に、セントロメア集合体が重要な役割を果たす事を確認した。「この過程は部分的に実証されておりヒトの場合にも適用できます。」とハーレイ博士は話す。
この研究が注目に値するのは、探索科学に基づいて得られた成果である事で、同博士は、「我々は実際に、減数分裂の開始を研究するつもりではなかったのです。ただ単に生物学的に減数分裂初期の振る舞いに興味があっただけなのです。」と述懐する。
しかし第一著者であるSatomi Takeo博士とポスドクの研究メンバーは、セントロメア集合体化とシナプトネマ複合体化の開始が、示し合わせたように起こる事を明らかにし、そして彼女の継続的な研究によって、シナプシス形成開始におけるセントロメアの役割が明らかにされてきた。
「私は自分が解析している細胞をずっと観察して、目が痛くなるくらいでした。」とTakeo博士は述懐する。「その時は、どういう訳か前には無視していたスポットを見てみようと思いました。前にはバックグラウンドのノイズに過ぎないと思っていたのですが、どうもセントロメア集合体とシナプシス形成開始がつながっているように見えたのです。それで、それまでの沢山の画像データを確認しなおしたら、やはり関連があったのです。私は早速ハーレイ博士に”これって、とても重要な事じゃないですか？”とメールしたのです。
この発見によって、これまでの多くの事象に説明が付くようになりました。」と同博士は説明する。ハーレイ博士とTakeo博士に加えて、ストワーズ医学研究所のキャサリン・M・レイク博士とポルトガルのポルト大学のユーリコ・デサ博士及びクラウディオ・D・スンケル博士等が、減収分裂の極初期の研究を行ない、今回のCurrent Biology誌への共著者となっている。
[BioQuick News: How Homologous Chromosomes Find Each Other at Meiosis">
