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核構造構築に必要な核膜孔複合体タンパク質と染色体の相互作用の分子基盤の解明

Research Project

Project/Area Number 22K06204
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 InstitutionOsaka University

Principal Investigator

淺川 東彦  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (70399533)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords核膜 / 核膜孔 / クロマチン / 染色体 / 分裂酵母 / 細胞核
Outline of Research at the Start

真核細胞の染色体は、核膜に包まれた細胞核に収納されている。核内では染色体が特異な構造をとりながら機能しており、核膜はそのための基盤構造となっていると考えられているが、その実態は不明である。一方、核膜上にある核膜孔複合体は核の内外の分子を輸送する通り道としての働きがあるが、染色体と相互作用する因子として機能する可能性が出てきた。そこで本研究では、核膜孔複合体を構成するタンパク質を詳細に調べ、転写・複製・組み換えなど染色体が関わる生命現象との具体的な関係を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

真核細胞の染色体は核膜によって細胞質と分けられている。核内で必要な分子は核膜上にある核膜孔複合体を通じて細胞質から核内に輸送される。応募者は核膜孔複合体タンパク質が核-細胞質間の分子輸送装置として働くのに加え、染色体の機能にも何らかの関連を持つことも明らかにしているが詳細なメカニズムはまだ解明されていなかった。本研究は、核膜孔複合体と染色体の相互作用をイメージング、分子遺伝学、生化学の手法を用いて解析し、核膜孔複合体を構成するタンパク質と染色体の関係を明らかにすることを目的としている。2023年度の実績は次の通りである:
(1)核膜孔タンパク質Sec13の細胞分化に対する影響:Sec13は輸送小胞COPIIのコートタンパク質の因子である一方で核膜孔の因子でもあることが知られているが、分裂酵母の核膜孔における機能はよくわかっていなかった。IP-MS解析によりSec13タンパク質がNPCの細胞質側のアウターリング複合体と小胞被覆タンパク質複合体COPIIコートの両方に含まれることが明らかとなった。Sec13は生育に必須であるが、その必要性がNPCにあるのかCOPIIコートにあるのかは不明であった。そこで、Sec13と相互作用するドメインを欠失したNup96変異体を作成し解析したところ、この変異体は生存可能であり、Sec13-GFPの蛍光は核膜から消失し細胞質のドットのみ観察された。この結果は、NPCの機能にはSec13が必須ではないことを示唆する。
(2)ユビキチン分解系による核膜因子Bqt4の調節機構:核内膜タンパク質Bqt4がユビキチン・プロテアソーム系によって分解されること、Bqt4の量的制御が核膜の恒常性維持に重要な役割を果たしていることを報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題の構想時に想定していたもの以外の核膜孔複合体タンパク質としてSec13が新たに細胞核の機能、特に減数分裂を介した細胞分化過程に必須であることが示唆された。これは本研究をさらに深める知見であり、今後の発展的研究につながる。
また、核膜因子であるBqt4タンパク質の解析からタンパク質の翻訳後修飾であるユビキチン分解系が核膜機能の調節に関与することが分かった。核膜孔複合体タンパク質もユビキチン様の翻訳後修飾(SUMO化)との相互作用がわかっていることから、核膜タンパク質の翻訳後修飾系が核膜の機能をグローバルに調節するメカニズムを担っていることが示唆されることから、この発見の意義は大きいこれらのことから本研究課題は当初計画以上に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

最終年度はSec13関連の変異体の表現型を詳細な解析をさらに進め、分裂酵母の核膜孔におけるSec13の機能を明らかにする。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (5 results)

  • [Int'l Joint Research] National Health Research Inst. in Taiwan(その他の国・地域)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 欧州分子生物学研究所(EMBL)(ドイツ)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A ubiquitin-proteasome pathway degrades the inner nuclear membrane protein Bqt4 to maintain nuclear membrane homeostasis.2023

    • Author(s)
      Le TK, Hirano Y, Asakawa H, Okamoto K, Fukagawa T, Haraguchi T, Hiraoka Y
    • Journal Title

      J Cell Sci.

      Volume: 136 Issue: 19

    • DOI

      10.1242/jcs.260930

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nuclear Organization (Nuclear Structure and Dynamics)2023

    • Author(s)
      Asakawa Haruhiko、Hirano Yasuhiro、Haraguchi Tokuko
    • Journal Title

      Encyclopedia of Cell Biology

      Volume: 2 Pages: 408-417

    • DOI

      10.1016/b978-0-12-821618-7.00152-8

    • ISBN
      9780128216248
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] A nuclear pore complex‐associated regulation of SUMOylation in meiosis2022

    • Author(s)
      Yang Hui‐Ju、Asakawa Haruhiko、Li Fu‐An、Haraguchi Tokuko、Shih Hsiu‐Ming、Hiraoka Yasushi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 28 Issue: 3 Pages: 188-201

    • DOI

      10.1111/gtc.13003

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Fission yeast Ish1 and Les1 interact with each other in the lumen of the nuclear envelope2022

    • Author(s)
      Asakawa Haruhiko、Hirano Yasuhiro、Shindo Tomoko、Haraguchi Tokuko、Hiraoka Yasushi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 27 Issue: 11 Pages: 643-656

    • DOI

      10.1111/gtc.12981

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Sec13 is required for the mRNA export in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe.2023

    • Author(s)
      Asakawa H, Ohtsuki C, Nagao K, Shindo T, Fukagawa T, Obuse C, Hiraoka Y, Haraguchi T.
    • Organizer
      11th International Fission Yeast Meeting (Pombe2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分裂酵母の核膜孔複合体におけるSec13の機能2023

    • Author(s)
      淺川東彦、大槻千鶴、長尾恒治、信藤知子、深川竜郎、小布施力史、平岡 泰、原口徳子
    • Organizer
      第56回酵母遺伝学フォーラム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 分裂酵母の核膜孔複合体タンパク質の機能―Nup133とSec13を中心として-2023

    • Author(s)
      淺川東彦、楊恵如、長尾恒治、信藤知子、深川竜郎、小布施力史、平岡 泰、原口徳子
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 分裂酵母のIsh1タンパク質とLes1タンパク質は核膜の内腔で相互作用する2022

    • Author(s)
      淺川東彦, 平野泰弘, 信藤知子, 原口徳子, 平岡 泰
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会(日本生物物理学会共催)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 分裂酵母の核膜孔複合体の機能にSec13の核膜孔局在は必須ではない2022

    • Author(s)
      淺川東彦、大槻千鶴、長尾恒治、信藤知子、芝田晋介、小布施力史、 平岡 泰、原口徳子
    • Organizer
      第55回酵母遺伝学フォーラム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Nuclear pore localization of Sec13 is not essential for the function of fission yeast nuclear pore complex2022

    • Author(s)
      淺川東彦, 大槻千鶴, 長尾恒治, 信藤知子, 芝田晋介, 小布施力史, 平岡 泰, 原口徳子
    • Organizer
      第74回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪大学 大学院生命機能研究科 深川研究室ホームページ

    • URL

      https://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/fukagawa/index_j.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪大学 研究者総覧(淺川東彦)

    • URL

      https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/357ad57b98356ab3.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
  • [Remarks] Researchmap(淺川東彦)

    • URL

      https://researchmap.jp/read0124848

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
  • [Remarks] ORCID (Haruhiko Asakawa)

    • URL

      https://orcid.org/0000-0001-9675-658X

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪大学大学院生命機能研究科 平岡研究グループホームページ

    • URL

      https://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/hiraoka/index.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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