STAG1

STAG1（SA1）

STAG1、またはSA1と呼ばれるこのタンパク質は、ヒトにおいてはSTAG1遺伝子によってその情報がコードされています。SA1は、細胞内で働く重要な複合体であるコヒーシンの構成要素の一つとして機能します。コヒーシンは、細胞が分裂する際に、複製されたばかりの二つの姉妹染色分体が正確に結合し続ける（姉妹染色分体接着、cohesion）ことを保証する役割を担っています。この正確な接着は、染色体が適切に分配され、遺伝情報が次世代の細胞に正しく引き継がれるために不可欠です。さらに、コヒーシン複合体は、相同組換えと呼ばれるDNAの修復・多様化プロセスや、ゲノムDNAが折り畳まれて特定の三次元構造（DNAループ構造）を形成する際にも重要な役割を果たしています。

コヒーシンの構成とSA1の関わり

コヒーシン複合体の構成は、細胞の状態によって異なります。私たちの体を構成する体細胞では、主にSMC3、SMC1、RAD21といった主要なタンパク質に加えて、SA1またはSA2のいずれか一方が含まれる形で形成されます。一方、生殖細胞が作られる減数分裂の際には、構成要素が変化し、SMC3、SMC1B、REC8といった別のタンパク質に加えて、主にSA3と呼ばれるタンパク質が用いられます。SA1は、この体細胞型のコヒーシン複合体に含まれる主要なサブユニットの一つです。

構造と機能的な特徴

SA1は、酵母のScc3タンパク質のヒトにおけるホモログ（機能的に類似したタンパク質）ファミリー（SA1、SA2、SA3）の一員です。体細胞ではSA1とSA2の両方が発現していますが、減数分裂細胞では主にSA3が発現しています。興味深いことに、ヒトの多くの細胞種ではSA2の方がSA1よりも多く存在していることが知られています。しかし、それぞれの機能には棲み分けが見られます。SA1は、ゲノムが機能的なまとまり（ゲノムドメイン）を形成する上でより中心的な役割を担っている一方、SA2は特定の組織で必要とされる遺伝子の発現調節（組織特異的転写）に深く関与していると考えられています。

コヒーシン複合体の中で、SA1は特にRAD21という別のサブユニットを介して複合体に結合します。SA1は、他の様々な調節タンパク質がコヒーシン複合体に結合するための足場、いわばプラットフォームとしても機能します。SA1とSA2のアミノ酸配列は全体として約75%が共通しており、非常によく似ています。しかし、タンパク質鎖の両端、N末端領域とC末端領域には違いが見られます。特に、SA1のN末端領域には、DNAとの結合に関わると考えられている特徴的な構造である「ATフック」が存在します。

SA1の特異的な働き

SA1は、コヒーシン複合体が染色体に結合する過程（ローディング）と、そこから離れる過程（放出）の両方を精密に調節する役割を担っています。この調節機能は、コヒーシンが適切なタイミングと場所で機能するために非常に重要です。また、SA1は特に染色体の末端部分であるテロメアの接着状態を維持する上で、重要な機能を持っていることが示されています。

発生における重要性

SA1の重要性は、発生の過程でも明らかになっています。マウスを用いた研究では、SA1が胎児の正常な発生に不可欠なタンパク質であることが示されています。もしSA1が適切に作られない場合、その個体は生存することができません。このことは、SA1が生命の初期段階から染色体の機能維持と細胞の正確な振る舞いに深く関わっていることを示唆しています。

これらの知見から、SA1は姉妹染色分体接着をはじめとする様々な染色体機能に不可欠なタンパク質であり、細胞分裂、遺伝子発現、発生といった生命現象において中心的な役割を果たしていることがわかります。

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