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Dissection of nuclear envelope assembly by constitutive approach using artificial beads in living cells

Research Project

Project/Area Number 18K06238
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44010:Cell biology-related
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

Kobayashi Shouhei  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究マネージャー (40425765)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords核膜 / 核膜形成 / 人工ビーズ / 核膜孔複合体 / importin-beta / BAF / Live-CLEM / 再構成 / 構成的アプローチ / Ran変異体 / ビーズ
Outline of Final Research Achievements

This research aims to elucidate the mechanism of nuclear envelope formation in human somatic cells. To this end, we developed an experimental system in which nuclear membrane-like structures with nuclear pore complexes (NPC) can be assembled around a biomolecule-coated bead in a living cell. Immunofluorescence staining and live correlative light-electron microscopy (Live-CLEM) revealed that the beads coated with effector molecules, such as importin-beta, efficiently assembled NE-like structures with several components of NPC. In contrast, the beads coated with barrier-to-autointegration factor (BAF), a factor to assemble the LEM domain NE proteins, also efficiently assembled the NE-like structures containing emerin, but not the NPC components. These results suggest that assembly of the NPC is a mutually independent process with that of the LEM domain proteins.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、従来までカエル卵抽出液を用いた方法でしか実現困難であった核膜孔を有する核膜構造の人工形成を、生きたままのヒト培養細胞の中で実現した。このことは、より生細胞内環境に近い条件下での核膜形成機構の解析を可能とするため、細胞核研究分野の進展に大きく貢献すると思われる。また、本研究成果は、核膜形成以外の細胞内現象の構成的アプローチでの解析技術としての発展も期待されるため、多くの研究分野に大きなインパクトを与え得るものと考えている。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 生体-非生体ハイブリッド素子を用いた細胞活動の理解と人為制御2020

    • Author(s)
      小林 昇平
    • Journal Title

      情報通信研究機構研究報告

      Volume: 66 Pages: 31-35

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 生細胞内環境における特定分子の機能解析を実現する人工ビーズ実験法2020

    • Author(s)
      小林 昇平
    • Journal Title

      ケミカルエンジニヤリング

      Volume: 65 Pages: 32-37

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      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] Nuclear formation induced by DNA-conjugated beads in living fertilised mouse egg.2019

    • Author(s)
      Yuka Suzuki, Sukriye Bilir, Yu Hatano, Tatsuhito Fukuda, Daisuke Mashiko, Shouhei Kobayashi, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi, Kazuo Yamagata
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 8461-8461

    • DOI

      10.1038/s41598-019-44941-6

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Roles of Nup133, Nup153, and membrane fenestrations in assembly of the nuclear pore complex at the end of mitosis2019

    • Author(s)
      Sukriye Bilir、Tomoko Kojidani、Chie Mori、Hiroko Osakada、Shouhei Kobayashi、Takako Koujin、Yasushi Hiraoka 、Tokuko Haraguchi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 338-353

    • DOI

      10.1111/gtc.12677

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 生きた細胞内で人工ビーズ依存的に構築される核膜構造2020

    • Author(s)
      原口 徳子、 小林 昇平、ビリル スクリエ、荒神 尚子、小坂田 裕子、森 知栄、平岡 泰
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 外来DNAビーズ周辺における核膜様構造体形成の意義2019

    • Author(s)
      小林 昇平、荒神 尚子、糀谷 知子、小坂田 裕子、森 知栄、氏家 加洋子、平岡 泰、原口 徳子
    • Organizer
      第42回分子生物学会
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  • [Presentation] 転写能を持つ人工細胞核の作製2019

    • Author(s)
      福田 龍人, 鈴木 由華, Bilir Sukriye, 波多野 裕, 増子 大輔, 小林 昇平, 平岡 泰, 原口 徳子, 山縣 一夫
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      第42回分子生物学会
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  • [Presentation] Artificial nuclei induced by beads introduced into human cells2019

    • Author(s)
      Tokuko Haraguchi, Shouhei Kobayashi, Sukriye Bilir, Takako Koujin, Hiroko Osakada, Chie Mori, Yasushi Hiraoka
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      第42回分子生物学会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 選択的オートファジー機構を介した細胞自己防衛機構の解明2019

    • Author(s)
      小川 英知, 土屋 惠, 渡邊 賢人, 荒神 尚子, 小林 昇平, 森 知栄, 平岡 泰, 原口 徳子
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      第42回分子生物学会
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  • [Presentation] 生細胞内導入ビーズを用いた生体膜構造の形成制御2019

    • Author(s)
      小林 昇平、荒神 尚子、糀谷 知子、小坂田 裕子、森 知栄、平岡 泰、原口 徳子
    • Organizer
      第11回光塾
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  • [Presentation] 生細胞内導入ビーズを使って望みの生体膜構造を創る2019

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      小林 昇平、荒神 尚子、糀谷 知子、小坂田 裕子、森 知栄、平岡 泰、原口 徳子
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      「細胞を創る」研究会12.0
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  • [Presentation] 生体-非生体ハイブリッド素子を用いた細胞活動の理解と人為制御2019

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      小林 昇平
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      未来ICTシンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] 医薬品開発等に役立つ特定分子の生細胞内での機能解析法2019

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      小林 昇平
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      JST新技術説明会
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  • [Presentation] 生細胞導入DNA ビーズの周囲に形成される核膜様構造体の分裂期における挙動2019

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      小林 昇平、荒神 尚子、糀谷 知子、小坂田 裕子、森 知栄、平岡 泰、原口 徳子
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      第71回日本細胞生物学会大会
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  • [Presentation] Roles of Nup133, Nup153, and membrane fenestrations in assembly of the nuclear pore complex at the end of mitosis.2019

    • Author(s)
      Sukriye Bilir、Hiroko Osakada、Chie Mori、Shouhei Kobayashi、Yasushi Hiraoka、Tokuko Haraguchi
    • Organizer
      第71回日本細胞生物学会大会
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  • [Presentation] トランスフェクションで導入された外来DNA の細胞内動態2019

    • Author(s)
      原口 徳子、荒神 尚子、小坂田 裕子、森 知栄、小林 昇平、有吉 哲郎、岡田 康志、平岡 泰
    • Organizer
      第71回日本細胞生物学会大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] トランスフェクションで導入された外来DNAの細胞内動態2019

    • Author(s)
      原口徳子、荒神尚子、小坂田裕子、森知栄、小林昇平、有吉哲郎、岡田泰志、平岡泰.
    • Organizer
      第 36 回 染色体ワークショップ、第 17 回 核ダイナミクス研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] DNAビーズを用いた未受精卵内でのキネトコアの再構成2018

    • Author(s)
      田中 菜穂子、福田 龍人、小林 昇平、細井 美彦、原口 徳子、山縣 一夫
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] DNAビーズを用いたマウス受精卵での核構築2018

    • Author(s)
      鈴木 由華、Sukriye Bilir、小坂田 裕子、小林 昇平、平岡 泰、原口 徳子、山縣 一夫
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 生細胞内導入ビーズを用いた構成的アプローチによる核膜形成機構の解析2018

    • Author(s)
      小林 昇平、荒神 尚子、糀谷 知子、小坂田 裕子、森 知栄、平岡 泰、原口 徳子
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      第41回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] オートファジーレセプターp62/SQSTM1 を標的とした効果的な遺伝子導入法の確立2018

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      土屋 惠、小川 英知、渡邊 賢人、荒神 尚子、小林 昇平、森 知栄、小坂田 裕子、平岡 泰、原口 徳子
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ライブセルイメージングを用いたマウス受精卵におけるDNA損傷の可視化及び定量化2018

    • Author(s)
      小栗 未生奈、半田 哲也、鈴木 由華、波多野 裕、野老 美紀子、八尾 竜馬、小林 昇平、細井 美彦、野崎 直仁、原口 徳子、木村 宏、山縣 一夫
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] A role of Nup133 and Nup153 on the post-mitotic nuclear pore complex formation.2018

    • Author(s)
      Sukriye Bilir、小林 昇平、荒神 尚子、森 知栄、小坂田 裕子、Tomoko Kojidani, 平岡 泰、原口 徳子
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 生細胞内導入ビーズを足場とする核膜再構成系の構築2018

    • Author(s)
      小林 昇平、荒神 尚子、糀谷 知子、小坂田 裕子、森 知栄、平岡 泰、原口 徳子
    • Organizer
      細胞を創る研究会11.0
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Bead-induced nuclear envelope assembly in the living cell.2018

    • Author(s)
      小林昇平、荒神尚子、小坂田裕子、糀谷知子、森 知栄、平岡 泰、原口徳子
    • Organizer
      EMBO | EMBL Symposia 2018.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Assembly of nuclear envelope-like structures around artificial beads in living cells2018

    • Author(s)
      小林昇平、荒神尚子、糀谷知子、小坂田裕子、森 知栄、平岡 泰、原口徳子
    • Organizer
      Joint Annual Meeting of JSDB 51st and JSCB 70th
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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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