クロマチンの超微構造―原子間力顕微鏡による最近の研究から

Ultrastructure of chromatin observed by atomic force microscopy

　真核細胞においてDNAはクロマチン（chromatin）という形で細胞内に格納されている。クロマチンはその名の通り，もともと光学顕微鏡（光顕）で色素（chrom-）によく染まる物質（染色質）として名付けられたものであり，ヘマトキシリンなどの塩基性色素によく染まる核内物質として同定される。電子顕微鏡の出現により，このクロマチンが線維状の構造をとることが示され，今日ではこれらが生化学的にDNAと種々の蛋白（ヒストンと非ヒストン）との複合体であることが明らかにされている。ところで近年クロマチンは単に遺伝子DNAの格納の場としてだけでなく，DNAの複製・転写・修復・組み換え・分配の場として，また分裂時の染色体凝集の主要素として脚光を浴び，その微細構造との関連においても新たな知見が期待されている。一方で，クロマチンの微細形態学的解析についても，従来の電子顕微鏡観察とは別に，原子間力顕微鏡（Atomic force microscope；AFM）という新しい顕微鏡をベースにした観察法が出現し，これまでとは異なる角度からの微細構造解析が行われるようになってきている^1）。

　このAFMは，細い探針を試料に近づけて表面をトレースすることにより画像を得ようとする顕微鏡であるが，その際に探針・試料間に生じるごく微小な相互間力（原子間力やファンデルワールス力）を感知しながら一定に制御することで，試料の表面形状をナノスケールの分解能で可視化することができる^2）。このように表面立体形状が画像化できる点では走査電子顕微鏡（SEM）とよく似ているが，金属コーティングなどの導電処理が不要な点や，大気中・液中での観察が可能な点では大きくSEMと異なり，生体物質の微細構造をより微細に，より生理的に解析できる新しいツールとして期待されてきている。ここでは，この顕微鏡で解析されてきたクロマチンに関する所見を紹介しながらクロマチンの微細構造について解説し，この分野の研究の現状と解決されるべき問題点について述べる。