染色体画像解析システム(CHIAS)の陽イオン処理した曲がった染色体の矯正への応用

Application of the Chromosome Image Analyzing System (CHIAS) for Straightening Cation-treated Bent Chromosomes.

• Astari Dwiranti
• Fendi Sofyan Arifudin
• Hideaki Takata
• Nobuko Ohmido
• Kiichi Fukui

抄録

染色体の維持には、カルシウムイオンとマグネシウムイオンを中心とした二価の陽イオンが重要な役割を果たしていることが知られています。エチレンジアミン四酢酸（EDTA）を用いて両イオンを枯渇させると、腕が伸び、クロマチン線維が分散した曲がった染色体構造になります。染色体構造の維持に二価イオンが重要であることはこれまでにも報告されていますが、これまでの研究では定性的なデータしか得られていませんでした。しかし、これまでの研究では、染色体の曲がった像をまっすぐにすることで定量的なデータが得られると考えられていました。そこで、本研究では、染色体画像解析システム（CHIAS）を用いて、染色体の曲がった像を直線化することにより、陽イオン枯渇の影響を評価することを目的としました。キレート剤として知られている EDTA を用いて、染色体の構造維持における二価カチオンの重要性を調べるために、ヒト HeLa 染色体を処理した。染色体を染色し、蛍光顕微鏡で直接観察しました。その後、CHIASを用いて画像解析を行った。その結果、EDTA処理をした染色体は、EDTA処理をしていない染色体に比べて腕が長く、ほとんどの染色体が曲がっていることがわかりました。CHIASを用いて画像を直線化することで、曲がった染色体を直線化することに成功した。また、EDTA処理を行った染色体の平均長さは、EDTA処理を行った場合は4.97μm、行っていない場合は0.96μmであった。これらの結果は、染色体解析におけるCHIASの優位性を示すものであり、染色体の縮合に及ぼす陽イオンの基本的な影響を浮き彫りにしています。

Divalent cations, mainly calcium and magnesium ions, are known to play a major role in the maintenance of chromosomes. The depletion of both ions using ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) results in a bent chromosome structure with extended arms and dispersed chromatin fibers. The importance of divalent cations for the maintenance of chromosome structure has been reported previously; nevertheless, previous studies were limited to qualitative data only. Straightening the bent image of the chromosome would provide quantitative data. Thus, this study aimed to evaluate the effects of cation depletion by the application of the Chromosome Image Analyzing System (CHIAS) to straighten bent chromosomes. Human HeLa chromosomes were treated with EDTA as a known chelating agent in order to investigate the importance of divalent cations on the maintenance of chromosome structure. Chromosomes were stained and directly observed with a fluorescence microscope. Images were then analyzed using CHIAS. The results revealed that EDTA-treated chromosomes showed longer arms than those without EDTA treatment, and most of them tended to bend-out. By straightening the image using CHIAS, the bent chromosomes were successfully straightened. The average lengths of the chromosomes treated with and without EDTA were 4.97 and 0.96 μm, respectively. These results signify the advantages of CHIAS for chromosome analysis and highlight the fundamental effects of cations on chromosome condensation.

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