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
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22K06204
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
淺川 東彦 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (70399533)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| 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)
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| Keywords | 核膜 / 核膜孔 / クロマチン / 染色体 / 分裂酵母 / 細胞核 |
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
