MITの研究者らは、細胞分裂中にゲノムの3次元構造が長年信じられてきたように完全に消失しないことを発見した。代わりに、マイクロコンパートメントと呼ばれる小さなループがそのまま残り、さらには強化され、ミトーシス中の短い遺伝子活性の急増を潜在的に説明する可能性がある。この発見は、細胞が分裂を越えて遺伝子制御を維持する方法に関する伝統的な見解に挑戦する。
数十年にわたり、科学者らは、ミトーシス——染色体が凝縮し複製される細胞分裂の段階——において、ゲノムの複雑な3D構造が一時的に消失し、その後再形成されると仮定していた。このモデルは、遺伝子関連の構造のない「白紙状態」を示唆し、遺伝子活性のクリーンなリセットを可能にしていた。
MITからの新しい発見は、Nature Structural and Molecular Biologyに掲載され、この考えを覆す。チームが2023年に開発した高解像度マッピング技術であるRegion-Capture Micro-C (RC-MC)を使用して、研究者らは「マイクロコンパートメント」——エンハンサー（調節DNAセグメント）とプロモーター（遺伝子の開始点）を結ぶ小さなループ——を特定した。これらのループはミトーシスを通じて持続し、染色体が凝縮するにつれてより顕著になる。
「この研究は、ミトーシスについてどのように考えるべきかを明確にするのに本当に役立つ。過去には、ミトーシスは転写も遺伝子活性に関連する構造もない白紙状態だと考えられていたが、今ではそれが完全に正しくないことがわかっている」と、MITの生物工学准教授であるAnders Sejr Hansenは述べた。
強化されたループは、細胞が分裂前の遺伝子相互作用を「記憶」するのを助け、ゲノム構造を機能に橋渡しする——この分野での長年の課題である。主要著者のViraat Goel PhD '25は、「この発見は、ゲノムの構造をその機能——遺伝子のオン・オフの管理——に結びつけるのを助け、数十年もの間この分野での未解決の課題だった」と指摘した。
この持続性は、1960年代以来観察されてきた謎の転写バーストにも光を当て、2016年と2017年の研究で確認されたスパイクを示す。活性遺伝子近くのマイクロコンパートメントは、凝縮により偶然形成され、分裂後のG1期に細胞がそれらを剪定する前に、転写を一時的に活性化する。
上級著者にはHansenとEdward Baniganが含まれ、共著者にはMITのLeonid Mirnyとペンシルベニア大学のGerd Blobelがいる。この仕事はNIHほかによる資金提供を受け、細胞の大きさと形状がこれらの構造にどのように影響するかという質問を開く。