AID法を用いた有糸分裂におけるコヒーシン非依存的な染色体間結合の検討

• Project/Area Number: 19K06648
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 白土 玄 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 特任研究員 (80625533)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 紡錘体形成 / AID法 / 染色体 / 紡錘体

Outline of Research at the Start

本研究課題「AID法を用いた有糸分裂におけるコヒーシン非依存的な染色体間結合の検討」では、対象のタンパク質を生体内で高速で分解可能なAID（Auxin-Inducible Degron）法を用い、ヒト培養細胞の分裂中期/後期における染色体間のDNA鎖結合の実態を解明するとともに、染色体DNA鎖間の結合とDNA損傷・細胞周期進行との関連性を追求する計画である。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題「AID法を用いた有糸分裂におけるコヒーシン非依存的な染色体間結合の検討」の主な目的は、対象のタンパク質を生体内で高速で分解可能なAID（Auxin-Inducible Degron）法を用いてDNA鎖間の絡まりを解消する酵素Topoisomerase II（TOP2）の分裂期での機能を詳細に解析し、分裂中期/後期における染色体間のDNA鎖結合の実態を解明するとともに、DNA損傷・細胞周期との関連性を追求することである。
本課題は研究計画調書に記した通り以下の3つのパートで進める方針であった。(1)分裂中期/後期での染色体間のDNA鎖結合へのTOP2の関与の解明 (2)DNA鎖間結合とUFB/Chromatin bridge形成との関連性の追求 (3)染色体間DNA鎖結合による細胞周期異常・DNA損傷・癌化・老化への影響の評価である。前年度までに免疫染色法・ライブイメージング法を用いて分裂期中期/後期特異的なTOP2の分解による紡錘体形成・染色体分離への影響を解析し、（1）に関連して分裂中期/後期でのTOP2の活性が染色分体間の結合に重要であること、そしてその結合が紡錘体微小管の形成に対し力学的な影響を与えていることを示唆する結果を得ていた。
第二年度においては、（2）（3）に関連したDNA損傷とUFB/Chromatin bridge形成、および細胞周期への影響を定量的に評価しつつ、染色分体間の結合異常によって誘発された紡錘体変形に伴う細胞周期制御因子の局在変化も併せて詳細に観察し、細胞周期異常との関連性に関して考察を行った。本課題は代表者が遺伝学研究所を退職するに伴い本年度が最終年度となったものの、染色分体間の結合が細胞分裂の重要な要素として機能することを示唆する重要な結果を得ており、今後の研究の進展は幅広い研究分野に新たな知見を与えるものと期待している。

Research Products

• [Presentation] ヒト有糸分裂における染色分体間結合の解析 (2019)
  • Author(s): 白土 玄, Yogiraj Jakkal, 鐘巻 将人, 島本 雄太
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会