出芽酵母をモデルとした、細胞周期停止の持続による細胞死誘導機構の解明

• Project/Area Number: 20058002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 耕三 Tohoku University, 加齢医学研究所, 准教授 (00304452)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2009: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2008: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 出芽酵母 / 細胞周期 / ノコダゾール / 細胞死 / アポトーシス

Research Abstract

本研究は、遺伝学的解析に優れた出芽酵母を用い、紡錘体チェックポイントの活性化が持続した場合の細胞死誘導機構を解明することを目的とする。微小管とキネトコアの結合に異常がある場合には、紡錘体チェックポイントが活性化され細胞周期の停止が起こる。これが持続すると最終的に細胞死に至るが、この細胞死の機構については不明な点が多い。我々は平成20年度に、出芽酵母を微小管重合阻害剤であるノコダゾールで長時間処理した際の変化を観察し、10時間後で約40%の細胞死が起こることを明らかにした。細胞周期解析の結果、この細胞死は細胞が細胞分裂期にとどまった状態で起こっていた。またノコダゾール処理した細胞の核を観察したところ、変形、断片化が認められ、アポトーシスが起こっている可能性が示唆された。
平成20年度の結果をふまえ、平成21年度にはノコダゾール処理による細胞死の過程についてさらに詳細な検討を行った。その結果、ノコダゾール処理した細胞ではアポトーシスに特徴的なDNAの断片化が起こっていることがわかった。さらに、別のアポトーシスの指標であるフォスファチジルセリンの細胞外への露出が起こっていることも明らかになった。一方、細胞融解やオートファジーなど、アポトーシス以外の細胞死に特徴的な指標は認められなかった。これらのことから、ノコダゾールで持続処理した酵母では、アポトーシスによる細胞死が起こることが示唆された。Vinca alkaloidやtaxolといった微小管に作用する薬剤は、多くのがんの治療に広く用いられている。本研究により、ノコダゾール処理した出芽酵母が、微小管に作用する薬剤による細胞死機構を解析するモデルになることが示唆された。酵母でこの細胞死機構に関与する分子を明らかにすることにより、抗がん剤の作用機序の解明およびより有効ながん治療の開発に貢献することが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Nocodazole induces mitotic cell death with apoptotic-like features in Saccharomyces cerevisiae (2010)
  • Author(s): Endo, K
  • Journal Title: FEBS Lett (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetochores generate microtubules with distal plus ends : their roles and limited lifetime in mitosis (2010)
  • Author(s): Kitamura, E
  • Journal Title: Dev Cell 18 Pages: 248-259
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Live cell analysis of kinetochore-microtubules interaction in budding yeast (2010)
  • Author(s): Tanaka, K
  • Journal Title: Methods (In press)
• [Journal Article] Live cell imaging of kinetochore capture by microtubules in budding yeast (2009)
  • Author(s): Tanaka, K
  • Journal Title: Methods Mol Biol 545 Pages: 233-242
• [Journal Article] Chromosome segregation and cancer(Review) (2009)
  • Author(s): Tanaka K
  • Journal Title: Cancer Sci (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional electron microscopy analysis of ndc10-1 mutant reveals an abrrant organization of the mitotic spindle and spindle pole body defects in Saccharomvces cerevisiae (2008)
  • Author(s): Romao M
  • Journal Title: J Struct Biol 163 Pages: 18-28
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 出芽酵母をモデルとした、細胞周期停止の持続による細胞死誘導機構の解明 (2009)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 特定領域研究「細胞増殖制御」第3回班会議
  • Place of Presentation: 安曇野
  • Year and Date: 2009-09-02
• [Presentation] Molecular mechanisms of kinetochore capture and transport by microtubules on the mitotic spindle (2009)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 特定領域研究「細胞増殖制御」国際ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-06-05
• [Presentation] スピンドル微小管によるキネトコア捕捉・輸送の分子機構 (2009)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-06-04
• [Presentation] 出芽酵母をモデルとした、細胞周期停止の持続による細胞死誘導機構の解明 (2008)
  • Author(s): 田中耕三
  • Organizer: 特定領域研究「細胞周期フロンティアー増殖と分化相関」第2回班会議
  • Place of Presentation: 御殿場、静岡
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Mechanism of yeast cell death after prolonged mitotic arrest (2008)
  • Author(s): Kozo Tanaka
  • Organizer: International Symposium on Chromosome Dynamics in Ise
  • Place of Presentation: Ise-Shima, Mie
  • Year and Date: 2008-05-29
• [Remarks]
  • URL: http://www.idac.tohoku.ac.jp/ja/organization/tanaka/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.idac.tohoku.ac.jp/ja/organization/tanaka/index.Html