Structural basis for dynamic kinetochore assembly essential for chromosome segregation
Project/Area Number |
21K06048
|
Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
|
Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
有吉 眞理子 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任助教(常勤) (80437243)
|
Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
|
Keywords | 染色体分配 / キネトコア / セントロメア / クライオ電顕 / タンパク質複合体 / 構造生物学 / ヌクレオソーム / 分子会合 |
Outline of Research at the Start |
細胞分裂に伴う染色体分配は、遺伝情報の継承と維持を担う重要かつ動的な過程である。染色体分配は、染色体上のセントロメア領域に形成されるキネトコアと呼ばれる多数のタンパク質からなる超分子構造体によって制御されている。キネトコアには、染色体と染色体移動装置である紡錘体微小管を連結させ、両者の状態変化を伝達するタンパク質ネットワークが存在するが、その実体は未だ不明な点が多い。本研究では、セントロメアを認識し、キネトコアにおける分子会合の足場となるCENP-C及びCENP-LNタンパク質に着目し、主に生化学と構造生物学の手法を用いて、細胞周期の進行に伴うキネトコア形成制御の実体を明らかにする。
|
Outline of Annual Research Achievements |
染色体の均等分配は、染色体上のセントロメア領域に形成されるキネトコアと呼ばれる超分子構造体によって制御される。キネトコアは、セントロメアのマーカーであるCENP-A ヌクレオソームを認識し、セントロメア上に会合する。キネトコアは2つの階層構造からなり、第一に、細胞周期を通して、常にセントロメア領域に会合している構成的セントロメア局在ネットワークタンパク質群(CCAN)がキネトコアの足場を形成する。細胞分裂時には、その外側に、紡錘体微小管との直接結合するKMNネットワークとよばれるタンパク質構造体が形成される。本研究の目的は、細胞周期依存的に変化するキネトコアにおける分子会合モードの制御機構の解明である。当初、CCANコア複合体中、間期特異的に形成されるCENP-C/CENP-LN複合体の構造機能解析を計画していたが、研究期間中に、CENP-C、CENPLN複合体を含むヒトのCCANコア構造が報告されたため、研究方針を修正し、下記の2つの研究項目を行った。 1)ニワトリのDT40細胞を用いたCCAN複合体の精製、機能解析 試験官内で再構成した複合体の構造知見のみでは、細胞周期依存的なCCANの構造制御を理解するには至らない。実際に細胞内で起こっているCCANの構造変化の実態を調べるため、ニワトリのDT40細胞から精製したCCAN複合体のクライオ電顕を用いた単粒子解析をおこなった。 2)細胞周期依存的なKNL2タンパク質のCENP-Aヌクレオソーム結合 先行研究によってCCANコア複合体の構造が明らかになったが、間期におけるCENP-Aヌクレオソームの認識を担う因子、その制御機構は不明なままである。本研究では、クライオ電顕を用いた単粒子解析により、細胞周期依存的なニワトリKNL2タンパク質によるCENP-Aヌクレオソーム認識の構造基盤を明らかにし、新しい機能モデルを提唱した。
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1)ニワトリのDT40細胞を用いたCCAN複合体の精製、機能解析に関しては、現在、低分解能のクライオ電顕像しか得られていないが、引き続き、精製・解析方法を改善し、単粒子解析を行う予定である。 2)細胞周期依存的なKNL2タンパク質のCENP-Aヌクレオソーム結合については、構造解析、機能解析が終了し、学術論文として発表した。
|
Strategy for Future Research Activity |
1)ニワトリのDT40細胞を用いたCCAN複合体の精製、機能解析 当該年度では、ニワトリのDT40細胞から精製したCCAN複合体のニワトリのDT40細胞を用いたCCAN複合体の精製、機能解析クライオ電顕による構造解析をおこなった。現在、低分解能のクライオ電顕像しか得られていないが、引き続き、精製・解析方法を改善し、単粒子解析を行う予定である。アフィニティータグの種類・組み合わせを変えるなど、より効率的に複合体を単離するための精製方法を改善することが可能であると考える。 2)細胞周期依存的なKNL2タンパク質のCENP-Aヌクレオソーム結合 これまでに、KNL2とCENP-Aヌクレオソームの結合が間期特異的に起こることを明らかにしている。また、分裂期には、他のCCANタンパク質との相互作用によって、KNL2がセントロメアに局在することを示唆するデータを得ている。今後、生化学的な手法を用いて、KNL2とCCAN構成因子との相互作用を調べる予定である。
|
Report
(2 results)
Research Products
(2 results)