中心体複製開始点の分子基盤の解明

• Project/Area Number: 14J07468
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 太田 緑 国立遺伝学研究所, 分子遺伝研究系, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 中心体 / Polo like kinase 4 / STIL / HsSAS-6 / 中心小体 / 細胞分裂 / ヒト培養細胞 / 線虫 / 中心体複製 / Plk4 / Polo-like kinase 4 / 細胞生物学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は中心体複製開始点における分子基盤の解明を目的とする。中心体は1対の母・娘中心小体から構成され、細胞周期に1度、1コピーのみ複製する。この厳密な複製制御によって1細胞に１中心体となるよう数が保たれている。本研究では複製初期に機能を持つPolo-likeキナーゼ4(Plk4)、STIL、HsSAS-6の3因子に注目し、ヒト培養細胞を用いて解析した。 また、当該年度の後半は米国カリフォルニアサンディエゴ校にて、線虫（Caenorhabditis elegans）を用いて解析を進めた。
昨年度までに、中心体の複製開始時にPlk4の中心体局在が１点に限局化されること、その制御には複製前駆体の構成因子であるSTILおよびHsSAS-6が関与することを明らかにした。さらにSTILのC末端にある生物種間で保存された領域(TIM領域)が、Plk4の限局化を制御する可能性を示唆してきた。今年度は生化学的な手法により、精製した組換えタンパク質STILのTIM領域が、Plk4を直接制御し、活性化することを見出した。これら一連の発見により、中心体の複製前駆体因子であるSTILが、Plk4によりリン酸化されて前駆体構造を構築するとともに、Plk4自体の活性も制御することで、中心体のコピー数を限定することを明らかにした。
当該年度後半は、ヒト培養細胞の解析で明らかにした分子機構の進化的な保存性を調べるため、線虫を用いて解析を進めた。中心体複製に関わる主要な因子は生物種間において保存されており、ZYG-1キナーゼ、SAS-5、SAS-6はPlk4、STIL、HsSAS-6の線虫ホモログとして知られる。これら因子の分子間相互作用やZYG-1の活性化機構を調べるため、遺伝学的解析と生化学的な解析を進めた。これまでの遺伝学的解析からSAS-5のC末端にもZYG-1を活性化する機能を持つことが示唆されている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)
• [Journal Article] How centrioles acquire the ability to reproduce. (2017)
  • Author(s): Midori Ohta, Arshad Desai, Karen Oegema
  • Journal Title: Elife Volume: 6
  • DOI: 10.7554/elife.25358
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CDK1 prevents unscheduled PLK4-STIL complex 1 assembly in centriole biogenesis (2016)
  • Author(s): Sihem Zitouni, Maria E. Francia, Filipe Leal, Susana Montenegro Gouveia, Catarina Nabais, Paulo Duarte, Samuel Gilberto, Daniela Brito, Tyler Moyer, Steffi Kandels-Lewis, Midori Ohta, Daiju Kitagawa, Andrew J. Holland, Eric Karsenti, Thierry Lorca, Mariana Lince-Faria, Monica Bettencourt-Dias
  • Journal Title: Current Biology Volume: Vol. 26 Issue: 9 Pages: 1127-1137
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.03.055
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cell Cycle Control of Spindle Pole Body Duplication and Splitting by Sfi1 and Cdc31 in fission yeast (2015)
  • Author(s): Imene B. Bouhlel*, Midori Ohta*, Adeline Mayeux*, Nicole Bordes, Florent Dingli, Jerome Boulanger, Guilhem Velve Casquillas, Damarys Loew, Phong T. Tran, Masamitsu Sato and Anne Paoletti (*: contributed equally)
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 128 Pages: 1481-1493
  • DOI: 10.1242/jcs.159657
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct interaction of Plk4 with STIL ensures formation of a single procentriole per parental centriole, Nature Communications (2014)
  • Author(s): Midori Ohta, Tomoko Ashikawa, Yuka Nozaki, Hiroko Kozuka-Hata, Hidemasa Goto, Masaki Inagaki, Masaaki Oyama and Daiju Kitagawa
  • Journal Title: Nature communications Volume: 5:5267 Issue: 1 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1038/ncomms6267
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] The molecular basis ensuring the formation of a single procentriole per parental centriole (2015)
  • Author(s): Midori Ohta, Tomoko Ashikawa, Yuka Nozaki, Hiroko Kozuka-Hata, Hidemasa Goto, Masaki Inagaki, Masaaki Oyama, Akatsuki Kimura and Daiju Kitagawa
  • Organizer: 31st Ernst Klenk Symposium in Molecular Medicine
  • Place of Presentation: ケルン
  • Year and Date: 2015-09-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中心体の複製を1コピーに保障する分子機構 (2015)
  • Author(s): 太田緑、秦裕子、尾山大明、後藤英仁、稲垣昌樹、木村暁、北川大樹
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 中心体の複製起点を1カ所に限定する分子機構の解明 (2014)
  • Author(s): 太田緑、 秦裕子、 後藤英仁、 稲垣昌樹、 尾山大明、 北川大樹
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Formation of Plk4-STIL complex promotes the assembly of procentriole at one site per parental centriole (2014)
  • Author(s): Midori Ohta, Tomoko Ashikawa, Yuka Nozaki, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama and Daiju Kitagawa
  • Organizer: EMBO Conference Centrosome and Spindle pole bodies
  • Place of Presentation: ポルトガル、リスボン、Gulbenkian研究所
  • Year and Date: 2014-09-30 – 2014-10-03